Risonanza magnetica funzionale

Question 1

Che cos’è la risonanza magnetica funzionale (fMRI)?

Answer 1

La fMRI è una tecnica che misura l’attività cerebrale indirettamente (attraverso le risposte emodinamiche). Ci riesce rilevando appunto i cambiamenti nel flusso sanguigno legati all’ossigenazione del sangue, che si correlano con l’attivazione neuronale. Di fatto permette di studiare le funzioni cerebrali.

Question 2

Cosa misura la risonanza magnetica funzionale (fMRI)?

Answer 2

L’ossigenazione dei tessuti cerebrali, misurando i cambiamenti di ossigeno nel sangue per valutare l’attività neuronale.

Question 3

Qual è la principale differenza tra fMRI e PET?

Answer 3

La fMRI misura il contrasto BOLD (ossigenazione), mentre la PET si basa su radioisotopi per visualizzare il metabolismo cerebrale.

Question 4

Su cosa si basa la fMRI e cosa misura?

Answer 4

Si basa sul contrasto BOLD, che misura le variazioni di ossigenazione del sangue correlate all’attività neuronale.

Question 5

Durante un esperimento di fMRI, cosa indica un aumento del segnale BOLD in una specifica area?

Answer 5

Indica un aumento dell’attività neuronale e del flusso sanguigno locale, associato a una maggiore richiesta di ossigeno.

Question 6

Cosa permette di misurare la connettività funzionale tramite fMRI?

Answer 6

Le correlazioni tra l’attività di aree diverse del cervello, identificando le reti funzionali durante il riposo o compiti specifici.

Question 7

Qual è la principale applicazione clinica della fMRI?

Answer 7

Mappare le funzioni cerebrali prima di interventi chirurgici, per preservare le aree critiche.

Question 8

Chi è Angelo Mosso?

Answer 8

Angelo Mosso è un fisiologo italiano del XX secolo che studió pazienti con lacune ossee prodotte in seguito a interventi chirurgici. Misuró le pulsazioni cerebrali da queste lacune craniche, notando che durante compiti che richiedono sforzo cognitivo (es.operazioni matematiche) si poteva osservare un aumento delle pulsazioni.

Question 9

Qual è il ruolo dell’emoglobina nella fMRI?

Answer 9

L’emoglobina, presente nei globuli rossi, può legarsi all’ossigeno (ossi-emoglobina) o rimanere priva di esso (desossi-emoglobina). L’ossi-emoglobina è diamagnetica e non distorce il campo magnetico, mentre la desossi-emoglobina è paramagnetica e riduce il segnale di risonanza, consentendo di monitorare indirettamente l’attività neuronale

Question 10

Come varia il segnale di risonanza in base allo stato dell’emoglobina?

Answer 10

Quando i neuroni si attivano, consumano ossigeno e il segnale di risonanza diminuisce temporaneamente. Successivamente, il flusso sanguigno aumenta e porta ossigeno in eccesso, incrementando il segnale. Questo processo permette di identificare le aree cerebrali attive

Question 11

Cos’è il segnale BOLD e come si lega all’attività neuronale?

Answer 11

Il segnale BOLD (Blood Oxygenation Level Dependent) riflette i cambiamenti locali di ossigeno nel sangue. Quando i neuroni consumano ossigeno la desossi-emoglobina aumenta brevemente, poi arriva un surplus di ossigeno, facendo aumentare il segnale BOLD, che indica le aree attive

Question 12

Qual è il ritardo temporale del segnale BOLD rispetto all’attività neuronale?

Answer 12

Il segnale BOLD risponde circa 5 secondi dopo l’attività neuronale iniziale, mantenendosi attivo anche dopo la cessazione dello stimolo. Questo ritardo è dovuto al tempo richiesto per il flusso sanguigno a raggiungere e irrorare la regione attiva

Question 13

Come viene condotto un tipico esperimento fMRI?

Answer 13

Il partecipante è posizionato all’interno dello scanner, riceve stimoli visivi attraverso un sistema di prismi o occhiali speciali, e risponde agli stimoli. Durante l’esperimento, si acquisiscono immagini T2*, da co-registrare con quelle anatomiche per migliorare l’interpretazione

Question 14

Quali sono le fasi principali di un esperimento fMRI?

Answer 14

L’esperimento fMRI include una fase iniziale di acquisizione anatomica (T1) e una successiva fase funzionale (T2*) in cui si raccolgono dati durante compiti specifici per evidenziare le risposte cerebrali

Question 15

Come funziona il metodo sottrattivo nella fMRI?

Answer 15

Il metodo sottrattivo confronta una condizione sperimentale e una di controllo per isolare le aree cerebrali attive durante un compito specifico. La differenza tra i voxel attivi in ciascuna condizione rivela le aree più stimolate

Question 16

Quali sono i limiti e i benefici del metodo sottrattivo?

Answer 16

Il metodo sottrattivo è efficace per studiare funzioni cognitive specifiche, ma ha limiti come la difficoltà di selezionare compiti di controllo adeguati che isolino solo le differenze di interesse. Un beneficio è la sua capacità di ridurre il “rumore” delle attività di base, rendendo più chiara l’identificazione delle aree coinvolte in specifiche funzioni cognitive

Question 17

Chi è Franciscus Donders e quale metodo ha sviluppato?

Answer 17

Franciscus Donders è un fisiologo noto per aver sviluppato il metodo sottrattivo, originariamente per misurare i tempi di elaborazione di processi cognitivi specifici, confrontando compiti semplici e complessi

Question 18

Come applicò Donders il metodo sottrattivo ai tempi di risposta?

Answer 18

Donders confrontò i tempi di risposta tra compiti di base e quelli che richiedevano discriminazione percettiva. La differenza in millisecondi rappresenta il tempo necessario per elaborare uno specifico processo mentale

Question 19

Cos’è il Default Mode Network (DMN)?

Answer 19

Il Default Mode Network è una rete cerebrale attiva durante lo stato di riposo e si disattiva durante attività cognitive intense. Comprende aree temporo-parietali e prefrontali, coinvolte nell’introspezione e nel pensiero autonomo.

Question 20

Qual è il ruolo del DMN nelle psicopatologie?

Answer 20

Il DMN è associato a disfunzioni in molte psicopatologie, influenzando la percezione di sé e delle relazioni sociali. È un campo di studio per comprendere i meccanismi di disturbi come la depressione e la schizofrenia. La rete di default è quindi molto interessante perché, oltre ad essere alla base del nostro modo di percepire gli altri/noi stessi, +è tipicamente alterata in quasi tutte le psicopatologie.

Question 21

Come avviene l’analisi del dato di risonanza nella fMRI?

Answer 21

I dati fMRI sono co-registrati con immagini anatomiche per aumentare l’accuratezza interpretativa. L’analisi prevede la sottrazione dei segnali BOLD registrati durante la condizione di controllo da quelli della condizione sperimentale

Question 22

Quali sono le limitazioni nella lettura del segnale BOLD?

Answer 22

Il segnale BOLD può essere disturbato da rumore e variazioni nel flusso sanguigno. L’uso di voxel più grandi riduce la risoluzione spaziale, richiedendo co-registrazioni accurate con immagini T1 per interpretazioni affidabili

Question 23

Cosa permette di fare il Multi-Voxel Pattern Analysis (MVPA) nella fMRI?

Answer 23

L’MVPA analizza i pattern di attività attraverso molti voxel, consentendo di distinguere tra stati mentali o stimoli simili in base alle loro rappresentazioni neuronali. È utile per studiare la percezione e l’immaginazione visiva

Question 24

In quali contesti viene usato l’MVPA?

Answer 24

L’MVPA è usato per identificare l’attività cerebrale associata a specifiche immagini percepite o a processi cognitivi come l’attenzione, anche in assenza di movimenti o risposte visibili

Question 25

Quali sono i principali vantaggi della fMRI?

Answer 25

La fMRI offre alta risoluzione spaziale, è non invasiva e permette di studiare network di connettività funzionale. È particolarmente utile per osservare processi complessi a livello di network cerebrali

Question 26

Quali sono i principali svantaggi della fMRI?

Answer 26

La fMRI ha una risoluzione temporale limitata e il segnale BOLD è correlazionale, non indicando la causalità. Richiede numerose ripetizioni dei compiti per ridurre il rumore nel segnale

Question 27

Come vengono costruite le immagini del cervello col metodo sottrattivo?

Answer 27

Nel metodo sottrattivo le immagini del cervello si costruiscono creando mappe statistiche. In pratica si acquisiscono dei volumi durante la sessione funzionale e si registra la media delle acquisizioni della condizione sperimentale, per confrontarle poi con la condizione di controllo. Queste immagini sono quindi il risultato della media di quelle acquisizioni.