Магнитоенцефалографията изследва магнитната активност на мозък. Заедно с други методи се използва за моделиране мозък функции. Техниката се използва главно в изследвания и за планиране на трудни неврохирургични процедури на мозък.
Какво е магнитоенцефалография?
Магнитоенцефалографията изучава магнитната активност на мозъка. Заедно с други методи, той се използва за моделиране на мозъчната функция. Магнитоенцефалографията, известна още като MEG, е метод за изследване, който определя магнитната активност на мозъка. В този процес измерването се извършва от външни сензори, наречени SQUIDs. SQUIDs работят на основата на свръхпроводящи намотки и могат да регистрират най-малките промени в магнитното поле. Свръхпроводникът изисква температура, близка до абсолютната нула. Това охлаждане може да бъде постигнато само с течен хелий. Магнитоенцефалографите са много скъпи устройства, особено след като за тяхната работа е необходим месечен прием на около 400 литра течен хелий. Основната област на приложение на тази технология са научните изследвания. Изследователските теми са например изясняването на синхронизирането на различни мозъчни области по време на последователностите на движението или изясняването на развитието на треперене. Освен това, магнитоенцефалографията също се използва за идентифициране на мозъчната област, отговорна за настоящето епилепсия.
Функция, ефект и цели
Магнитоенцефалографията се използва за измерване на малките промени в магнитното поле, получени по време на невроналната активност на мозъка. По време на предаване на стимула в невроните се възбуждат електрически токове. Всеки електрически ток генерира магнитно поле. В този процес се формира модел на активност от различната активност на нервните клетки. Има типични модели на дейност, които характеризират функцията на отделните мозъчни области по време на различни дейности. При наличие на заболявания обаче могат да възникнат отклоняващи се модели. Тези отклонения се откриват в магнитоенцефалографията чрез леки промени в магнитното поле. В този процес магнитните сигнали от мозъка генерират електрически напрежения в бобините на магнитоенцефалографа, които се записват като данни за измерване. Магнитните сигнали в мозъка са изключително малки в сравнение с външните магнитни полета. Те са в обхвата на няколко фемтотесла. Магнитното поле на земята вече е 100 милиона пъти по-силно от полетата, генерирани от мозъчните вълни. Това показва предизвикателствата на магнитоенцефалографа, за да ги предпази от външните магнитни полета. Следователно магнитоенцефалографът обикновено се поставя в електромагнитно екранирана кабина. Там влиянието на нискочестотните полета от различни обекти с електрическо задействане се отслабва. В допълнение, тази екранираща камера предпазва от електромагнитно излъчване. Физическият принцип на екраниране също се основава на факта, че външните магнитни полета нямат толкова голяма пространствена зависимост като магнитните полета, генерирани от мозъка. По този начин интензивността на магнитните сигнали на мозъка намалява квадратично с разстоянието. Полета с по-ниска пространствена зависимост могат да бъдат потиснати от спиралната система на магнитоенцефалографа. Това важи и за магнитните сигнали на сърдечния ритъм. Въпреки че земното магнитно поле е сравнително силно, то също не оказва смущаващо влияние върху измерването. Това се дължи на факта, че е много постоянен. Едва когато магнитоенцефалографът е изложен на силни механични вибрации, влиянието на земното магнитно поле става забележимо. Магнитоенцефалографът е в състояние да регистрира общата активност на мозъка без никакво забавяне във времето. Съвременните магнитоенцефалографи съдържат до 300 сензора. Те имат вид на шлем и са поставени върху глава за измерване. Магнитоенцефалографите са разделени на магнитометри и градиометри. Докато магнитометрите имат една намотка, градиометрите съдържат две намотки на разстояние между 1.5 и 8 cm. Подобно на екраниращата камера, двете намотки имат ефект, че магнитните полета с ниска пространствена зависимост се потискат дори преди измерването. Вече има нови разработки в областта на сензорите. Например, разработени са миниатюрни сензори, които също могат да работят при стайна температура и да измерват силата на магнитното поле до една пикотесла. Важни предимства на магнитоенцефалографията са нейната висока времева и пространствена разделителна способност, така че разделителната способност по време е по-добра от една милисекунда. Други предимства на магнитоенцефалографията пред ЕЕГ (електроенцефалография) са неговата лекота на използване и числено по-просто моделиране.
Рискове, странични ефекти и опасности
Не здраве се очакват проблеми при използване на магнитоенцефалография. Процедурата може да се използва без риск. Трябва обаче да се отбележи, че метални части по тялото или татуировки с метални съдържащи цветни пигменти могат да повлияят на резултатите от измерването по време на измерването. В допълнение към някои предимства пред ЕЕГ (електроенцефалография) и други методи за изследване на мозъчната функция, той също има недостатъци. Високата времева и пространствена разделителна способност явно се оказва предимство. В допълнение, това е неинвазивен метод за неврологично изследване. Най-големият недостатък обаче е не уникалността на обратния проблем. В обратния проблем резултатът е известен. Причината, довела до този резултат, обаче е до голяма степен неизвестна. По отношение на магнитоенцефалографията този факт означава, че измерената активност на мозъчните зони не може да бъде еднозначно определена за функция или разстройство. Само ако предварително разработеният модел е правилен, е възможно успешно задание. Правилното моделиране на отделните мозъчни функции обаче може да бъде постигнато само чрез свързване на магнитоенцефалография с другите методи за функционално изследване. Тези метаболитни функционални методи са функционални магнитен резонанс (fMRI), близка инфрачервена спектроскопия (NIRS), позитронна емисионна томография (PET) или единична фотонна емисия компютърна томография (СПЕКТ). Това са образни или спектроскопски техники. Комбинацията от техните резултати води до разбиране на процесите, протичащи в отделни мозъчни области. Друг недостатък на MEG е високата цена на процедурата. Тези разходи са резултат от използването на големи количества течен хелий, необходими в магнитоенцефалографията за поддържане на свръхпроводимост.
