कैसे कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग काम करता है

चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) ने डॉक्टरों को मस्तिष्क की संरचनाओं की बहुत अच्छी छवियां प्राप्त करने की क्षमता दी है। कार्यात्मक एमआरआई के रूप में जानी जाने वाली एक नई तकनीक अप्रत्यक्ष रूप से मस्तिष्क की गतिविधि को मापने के द्वारा भी आगे तक जा सकती है। जबकि अधिकांश समय का उपयोग केवल अनुसंधान अध्ययन में किया जाता है, यह नैदानिक ​​सेटिंग में अधिक सामान्य हो रहा है।

आप शायद किसी बिंदु पर कार्यात्मक एमआरआई का उपयोग करके बनाई गई छवियों में आते हैं। वे रंगीन क्षेत्रों के साथ एक मस्तिष्क दिखाते हैं जो भाषा या आंदोलन जैसे कुछ फ़ंक्शन से जुड़े मस्तिष्क के क्षेत्रों को दर्शाते हैं। ये अध्ययन बहुत लोकप्रिय हैं: इस तकनीक का उपयोग करने वाले सैकड़ों वैज्ञानिक लेख हर महीने प्रकाशित किए जाते हैं, जिनमें से कई का उल्लेख प्रेस में भी किया गया है। लेकिन ये चित्र कैसे बने हैं, और वे वास्तव में क्या दर्शाते हैं?

मैथ्यू सीमन्स / स्ट्रिंगर / गेटी इमेजेज़

कैसे कार्यात्मक एमआरआई काम करता है

कार्यात्मक एमआरआई एक विशेष संकेत का उपयोग करता है जिसे रक्त ऑक्सीजन स्तर-निर्भर (बोल्ड) कंट्रास्ट कहा जाता है। मस्तिष्क के माध्यम से बहने वाला रक्त हीमोग्लोबिन नामक अणुओं पर ऑक्सीजन ले जाता है। हीमोग्लोबिन के अणु लोहे को भी ले जाते हैं और इसलिए एक चुंबकीय संकेत होता है। यह पता चला है कि हीमोग्लोबिन के अणुओं में अलग-अलग चुंबकीय गुण होते हैं जब वे ऑक्सीजन से जुड़े होते हैं, जब वे ऑक्सीजन नहीं ले जा रहे होते हैं, और इस छोटे से अंतर का पता MRI मशीन से लगाया जा सकता है।

जब मस्तिष्क का एक क्षेत्र अधिक सक्रिय होता है, तो यह शुरू में रक्त में बहुत अधिक ऑक्सीजन का उपयोग करता है। ऑक्सीजन की आपूर्ति को बहाल करने के लिए कुछ समय बाद, मस्तिष्क स्थानीय रक्त वाहिकाओं को पतला करता है। मस्तिष्क इस काम को थोड़ा बहुत अच्छी तरह से कर सकता है ताकि शुरू में जो प्रयोग किया गया था, उससे अधिक ऑक्सीजन युक्त रक्त इस क्षेत्र में चला जाए। एमआरआई मशीन संकेत में अंतर का पता लगा सकती है जो रक्त ऑक्सीजन में इस वृद्धि के परिणामस्वरूप होती है।

इसलिए कार्यात्मक एमआरआई अध्ययन वास्तव में सीधे न्यूरोनल गतिविधि को नहीं देख रहे हैं, बल्कि रक्त के ऑक्सीजन के स्तर को कैसे बदलते हैं और इस गतिविधि को नसों में फायरिंग के लिए सहसंबद्ध कर रहे हैं। अध्ययनों से पता चला है कि यह धारणा आमतौर पर सही है, हालांकि संवहनी विकृति, ट्यूमर, और यहां तक ​​कि सामान्य उम्र बढ़ने जैसी बीमारियां तंत्रिका गतिविधि और स्थानीय रक्त प्रवाह के बीच संबंध को बदल सकती हैं जिसके परिणामस्वरूप बोल्ड संकेत मिलता है।

डॉक्टर्स कार्यात्मक MRI का उपयोग कैसे करते हैं

क्योंकि यह एक अपेक्षाकृत नई तकनीक है और क्योंकि अन्य तकनीक एफएमआरआई के समान सवालों का जवाब दे सकती हैं, इसलिए एफएमआरआई आमतौर पर नैदानिक ​​या अस्पताल सेटिंग्स में उपयोग नहीं किया जाता है। हालांकि, इसका उपयोग महत्वपूर्ण मस्तिष्क सर्जरी की योजना बनाने में मदद करने के लिए किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यदि एक न्यूरोसर्जन एक मस्तिष्क ट्यूमर को निकालना चाहता है जो मस्तिष्क के भाषा केंद्रों के करीब बैठता है, तो वे fMRI अध्ययन का आदेश दे सकते हैं ताकि यह दिखाने में मदद मिल सके कि मस्तिष्क के कौन से क्षेत्र भाषा से जुड़े हैं। इससे न्यूरोसर्जन को सर्जरी करते समय उन क्षेत्रों को नुकसान पहुंचाने से बचने में मदद मिलती है। हालांकि, चिकित्सा अनुसंधान में fMRI का सबसे आम उपयोग है।

FMRI का उपयोग करके अनुसंधान के प्रकार

मस्तिष्क समारोह की कल्पना करने के लिए fMRI का उपयोग करने के दो मुख्य तरीके हैं। एक विधि मस्तिष्क के विशिष्ट क्षेत्रों को खोजने पर केंद्रित है जो किसी कार्य या उत्तेजना का जवाब देते हैं। उदाहरण के लिए, एमआरआई स्कैनर में व्यक्ति को कुछ बिंदुओं पर एक चमकती चेकरबोर्ड दिखाया जा सकता है, और दूसरी बार एक खाली स्क्रीन। जब भी उन्हें चमकती बिसात दिखाई दे, उन्हें एक बटन पुश करने के लिए कहा जा सकता है। कार्य के दौरान संकेत की तुलना तब संकेत से की जाएगी जब कार्य पूरा नहीं किया जा रहा है, और परिणाम एक तरह की तस्वीर होगी जो एक चमकती बिसात को देखने और फिर एक बटन दबाने के साथ मस्तिष्क क्षेत्रों में शामिल थी।

दूसरे तरीके से एफएमआरआई का उपयोग तंत्रिका नेटवर्क का मूल्यांकन करने के लिए किया जा सकता है। इसमें यह पता लगाना शामिल है कि मस्तिष्क के कौन से क्षेत्र एक दूसरे से बात कर रहे हैं। यदि मस्तिष्क का एक क्षेत्र आमतौर पर दूसरे के समान प्रकाश करता है, तो मस्तिष्क के ये दो क्षेत्र जुड़े हो सकते हैं। इस तरह के अध्ययन को करने के लिए किसी कार्य की आवश्यकता भी नहीं हो सकती है। इस कारण से, इन अध्ययनों को कभी-कभी आराम-राज्य कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग कहा जाता है।

कार्यात्मक एमआरआई अध्ययनों से प्राप्त जानकारी बहुत जटिल है और सार्थक होने के लिए सांख्यिकीय विश्लेषण की बहुत आवश्यकता है। इसने शुरुआत में कई लोगों को कार्यात्मक एमआरआई अध्ययन के परिणामों का अविश्वास करने के लिए प्रेरित किया, क्योंकि ऐसा लगता था कि विश्लेषण में त्रुटि के कई संभावित अवसर थे। हालांकि, जैसा कि शोधकर्ता और समीक्षक दोनों नई तकनीक से परिचित हो गए हैं, परिणाम और अधिक विश्वसनीय और भरोसेमंद बन रहे हैं।

भविष्य के गर्त में क्या छिपा हैं

कार्यात्मक एमआरआई अध्ययन ने मस्तिष्क के बारे में कई अलग-अलग चीजों को पहले ही दिखाया है, साथ ही यह पुष्टि करने के अलावा कि हम पहले से ही तंत्रिका मार्गों और स्थानीयकरण के बारे में क्या जानते थे। हालांकि यह कहना मुश्किल है कि क्या एफएमआरआई को आमतौर पर एक नैदानिक ​​सेटिंग में उपयोग किया जाएगा, इसकी लोकप्रियता और प्रभावशीलता एक शोध उपकरण के रूप में अकेले यह दोनों डॉक्टरों के लिए महत्वपूर्ण है और लोगों को इस उपकरण की बुनियादी समझ है कि यह कैसे काम करता है।