Portal
Mała Psychologia

Jak badać budowę i pracę mózgu? Neuroobrazowanie

Abstrakt:

Rozwój techniki przyczynił się do znacznego postępu w zakresie wiedzy o mózgu, istotnej również w dziedzinie psychologii. Pojawiły się techniki neuroobrazowania, które można podzielić na strukturalne i funkcjonalne. Umożliwiają one obserwację szczegółów anatomii mózgu żywego człowieka lub zwierzęcia oraz wgląd w aktywności mózgowe w czasie wykonywania różnych zadań.

Treść:

Strukturalne techniki neuroobrazowania pozwalają zobaczyć struktury mózgu. Trójwymiarowy obraz powstaje ze złożenia ze sobą dużej ilości przekrojów mózgu. Tomografia komputerowa (CAT) opiera się na tym, że różne tkanki mają inną zdolność pochłaniania promieniowania rentgenowskiego. Obraz przestrzenny powstaje, gdy wiązka promieni X wielokrotnie wnika w tkankę, za każdym razem pod innym kątem. Ważnym elementem tej metody jest algorytm programu komputerowego, który oblicza gęstość radiologiczną każdego punktu na przekroju mózgu. Za pomocą CAT można wyodrębnić tkanki, w których różnice absorbowania promieni X są większe niż 1%. Jeszcze dokładniejsze wyniki daje badanie rezonansem magnetycznym (MRI). Metoda ta polega na usytuowaniu badanego w bardzo silnym polu magnetycznym (w badaniu ludzi to 1,5- 7 Tesla). Następnie wysyłane są w jego kierunku fale radiowe, które oddziałują z jądrami wodorów. Wtedy protony tego pierwiastka ulegają namagnesowaniu, po czym pochłaniają impulsy fal elektromagnetycznych o częstotliwości radiowej i zmieniają parametry magnetyzacji. Gdy fala radiowa przestaje być wysyłana, protony powracają do pierwotnego stanu. Stają się w tym czasie źródłem sygnału radiowego, którego natężenie jest zależne od rodzaju tkanki. Sygnał ten jest przetwarzany przez system komputerowy, w wyniku czego powstaje obraz medyczny.

Funkcjonalne techniki neuroobrazowania ukazują pewne procesy, dzięki którym można wnioskować jaka nastąpiła aktywność neuronalna tj.: przepływ krwi przez mózg, nasilenie metabolizmu glukozy i zużycie tlenu. Urządzenia te nie mierzą, więc bezpośrednio aktywności elektrycznej komórek nerwowych, tylko sygnał zależny od poziomu nasycenia tlenem krwi, który jest potem odpowiednio interpretowany. Technika funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) charakteryzuje się największą rozdzielczością przestrzenną. Bazuje na tym, że po umieszczeniu badanego w silnym polu magnetycznym, sygnał radiowy pochodzący z natlenowanej krwi różni się od sygnału pochodzącego z tej niskoutlenowanej. Często w trakcie fMRI daje się osobie do zrobienia jakieś zadania i analizuje się, które struktury mózgowe zostały pobudzone w trakcie ich wykonywania. Należy pamiętać, że mózg nawet w trakcie odpoczynku jest aktywny. Dlatego porównuje się obraz uzyskany podczas wykonywania ćwiczenia z obrazem kontrolnym. Różnią się one od siebie funkcją, która jest badana. Na przykład, gdy odejmiemy od siebie rejestrację dwóch wariantów badania, w pierwszym badany czyta tekst na głos, w drugim zaś w myślach, to otrzymamy obraz przedstawiający pobudzenie związane z samym procesem głośnego wypowiadania tekstu. Emisyjna tomografia pozytonowa (PET) natomiast wymaga wprowadzenia do mózgu substancji znakowanych radioaktywnie, które nie są szkodliwe dla zdrowia, szybko się rozpadają i są zużywane w procesach metabolicznych. Im dana struktura jest bardziej aktywna, tym jest w niej większy przepływ krwi i nasilenie procesów metabolicznych. W miejscach, gdzie była większa aktywność odkłada się więcej substancji radioaktywnej. Podczas PET z jądra atomów znakowanej radioaktywnie substancji następuje emisja pozytonów. Po spotkaniu pozytonu z elektronem następuje przemiana tych cząsteczek w dwa kwanty promieniowania gamma, biegnące w przeciwnych kierunkach. Są one wykrywane przez detektory, które określają miejsce ich emisji, co pozwala wnioskować o aktywności mózgu w danym obszarze.

Zaprezentowane przykłady metod neuroobrazowania są użyteczne w badaniach z zakresu m.in. psychologii. Pozwalają weryfikować różne hipotezy nie tylko na podstawie obserwacji i metod samoopisowych, ale również poprzez wgląd w budowę i pracę mózgu. Należy jednak pamiętać, że te techniki  nie wskazują wprost poziomu aktywności obszarów mózgu. Jest on określany za pomocą danych z badań oraz skomplikowanych obliczeń. Na ten problem zwrócił uwagę Anders Eklund, który już od 2012 r. publikował prace pokazujące, że oprogramowanie stosowane do analizowania danych z neuroobrazowania może zawierać poważne błędy, tj. określanie wzmożonej aktywności struktur, które wcale jej nie wykazują. Według szwedzkich naukowców istnieje 70 % szans, że komputerowe analizy danych ze skanerów mózgu mogą zawierać przynajmniej jeden błąd, ale jest to zależne od użytego oprogramowania i warunków badania.

Więcej

  • Grabowska, A. (2006). Lateralizacja funkcji psychicznych w mózgu człowieka. W: T. Górska, A. Grabowska i J. Zagrodzka (red.), Mózg a zachowanie (s. 443-456). Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN.
  • Hohol, M. Rotkiewicz, M. (2016). Neurorewelacje i neurościemy. Co naprawdę wiemy o mózgu?. Polityka. http://www.polityka.pl/ (30.11.2016).
  • Longstaff, A. (2002). Krótkie wykłady. Neurobiologia. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN.

Anna Czarnota

Udostępnij

BIULETYN INFORMACYJNY