التصوير العصبي الهيكلي والوظيفي
التصوير العصبي هو مجموعة من التقنيات التي تصور الدماغ الحي. يُظهر التصوير الهيكلي التشريح – شكل وحجم وتركيب الأنسجة لمناطق الدماغ – بينما يستدل التصوير الوظيفي على النشاط، غالبًا من تغيرات تدفق الدم وأكسجة الدم التي تصاحب المعالجة العصبية. يتيحان معًا دراسة بنية الدماغ ووظيفته بطريقة غير جراحية.
Definition
يصور التصوير العصبي الهيكلي تشريح الدماغ وخصائص أنسجته، بينما يقيس التصوير العصبي الوظيفي ارتباطات النشاط العصبي مثل تدفق الدم والأكسجة، مما يسمح بتقييم كل من البنية والوظيفة في الجسم الحي (in vivo).
Scope
يغطي هذا الموضوع الطرائق الهيكلية الرئيسية (التصوير المقطعي المحوسب والتصوير بالرنين المغناطيسي الهيكلي، بما في ذلك تصوير الانتشار والقياس الشكلي) والطرائق الوظيفية (التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي القائم على تباين مستوى الأكسجين في الدم، وتحليل الاتصالية الوظيفية والفعالة). يصف ما تقيسه كل طريقة كمنهجية مرجعية، وليس كإرشادات سريرية.
Core questions
- ماذا يقيس التصوير الهيكلي، وكيف يختلف عن التصوير الوظيفي؟
- كيف يستدل التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي على النشاط العصبي من إشارات أكسجة الدم؟
- كيف تُحوّل الصور إلى قياسات كمية لبنية الدماغ واتصاليته؟
Key concepts
- التصوير المقطعي المحوسب والتصوير بالرنين المغناطيسي الهيكلي
- التصوير المرجح بالانتشار
- القياس الشكلي القائم على الفوكسل والسطح
- تباين مستوى الأكسجين في الدم (BOLD)
- الاتصالية الوظيفية والفعالة
- تصوير حالة الراحة والوضع الافتراضي
- تجزئة الصور وتحديد الكمية
Mechanisms
يميز التصوير بالرنين المغناطيسي الهيكلي الأنسجة بخصائصها الرنينية المغناطيسية، ويستغل تصوير الانتشار حركة الماء لاستكشاف البنية المجهرية واتجاه الألياف (Le Bihan et al., 1986). يعتمد التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي على اكتشاف أن الدم غير المؤكسج والدم المؤكسج يختلفان في القابلية المغناطيسية، لذا فإن التغيرات في الأكسجة المحلية للدم التي تتبع النشاط العصبي تنتج إشارة قابلة للقياس تعتمد على مستوى الأكسجين في الدم (Ogawa et al., 1990). ينتج عن تحليل كيفية تباين هذه الإشارات عبر المناطق مقاييس للاتصالية الوظيفية والفعالة (Friston, 1994)، بما في ذلك الأنماط التي تُرى في حالة الراحة في غياب مهمة صريحة (Gusnard & Raichle, 2001). تقوم خطوط الأنابيب الآلية بتقسيم الصور وتسميتها لتحويلها إلى قياسات تشريحية كمية (Fischl, 2012).
Clinical relevance
تدعم طرق التصوير العصبي كيفية ملاحظة وقياس بنية الدماغ ووظيفته في البحث والممارسة، ويدعم فهم ما تقيسه كل طريقة التفسير الدقيق. هذا المدخل هو مادة مرجعية منهجية ولا يقدم معايير تشخيصية أو نصائح علاجية.
History
سمح التصوير المقطعي المحوسب بالأشعة السينية لأول مرة برؤية تشريح الدماغ في الأشخاص الأحياء، ثم قدم التصوير بالرنين المغناطيسي تباينًا فائقًا للأنسجة الرخوة وتصويرًا مجهريًا قائمًا على الانتشار (Le Bihan et al., 1986). أطلق اكتشاف تباين مستوى الأكسجين في الدم (Ogawa et al., 1990) التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي، وبعد ذلك وسع تحليل الاتصالية (Friston, 1994) ودراسة نشاط حالة الراحة (Gusnard & Raichle, 2001) المجال، بدعم من أدوات تحليل الصور الآلية (Fischl, 2012).
Debates
- ماذا تعكس إشارة BOLD في الواقع؟
- يقيس التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي إشارة أكسجة الدم التي تعد مؤشرًا وعائيًا غير مباشر للنشاط العصبي، لذا فإن العلاقة الدقيقة بين استجابة BOLD والأحداث العصبية الكامنة تظل محاذير تفسيرية.
Key figures
- Seiji Ogawa
- Denis Le Bihan
- Karl Friston
- Marcus Raichle
- Bruce Fischl
Related topics
Seminal works
- ogawa-1990
- le-bihan-1986
- friston-1994
Frequently asked questions
- ما الفرق بين التصوير العصبي الهيكلي والوظيفي؟
- يصور التصوير العصبي الهيكلي تشريح الدماغ وأنسجته، بينما يقيس التصوير العصبي الوظيفي ارتباطات النشاط، مثل تغيرات أكسجة الدم التي تصاحب المعالجة العصبية.
- هل يقيس التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي الخلايا العصبية مباشرة؟
- لا. إنه يقيس إشارة تعتمد على مستوى الأكسجين في الدم، وهي مؤشر وعائي غير مباشر يتبع النشاط العصبي بدلاً من تسجيل نشاط الخلايا العصبية مباشرة.