Neuroimagem Estrutural e Funcional

Neuroimagem é o conjunto de técnicas que visualizam o cérebro vivo. A imagem estrutural mostra a anatomia — a forma, o tamanho e a composição tecidual das regiões cerebrais — enquanto a imagem funcional infere a atividade, na maioria das vezes a partir das alterações no fluxo sanguíneo e na oxigenação do sangue que acompanham o processamento neural. Juntas, elas permitem que a estrutura e a função cerebrais sejam estudadas de forma não invasiva.

Definition

A neuroimagem estrutural visualiza a anatomia e as propriedades teciduais do cérebro, enquanto a neuroimagem funcional mede correlatos da atividade neural, como o fluxo sanguíneo e a oxigenação, permitindo que tanto a estrutura quanto a função sejam avaliadas in vivo.

Scope

Este tópico abrange as principais modalidades estruturais (tomografia computadorizada e ressonância magnética estrutural, incluindo imagem por difusão e morfometria) e modalidades funcionais (ressonância magnética funcional baseada no contraste dependente do nível de oxigenação do sangue, e a análise de conectividade funcional e efetiva). Descreve o que cada método mede como metodologia de referência, não como orientação clínica.

Core questions

• O que a imagem estrutural mede e como ela difere da imagem funcional?
• Como a ressonância magnética funcional infere a atividade neural a partir de sinais de oxigenação do sangue?
• Como as imagens são transformadas em medidas quantitativas da estrutura e conectividade cerebral?

Key concepts

• Tomografia computadorizada e ressonância magnética estrutural
• Imagem ponderada por difusão
• Morfometria baseada em voxel e superfície
• Contraste dependente do nível de oxigenação do sangue (BOLD)
• Conectividade funcional e efetiva
• Imagem em estado de repouso e o modo padrão
• Segmentação e quantificação de imagens

Mechanisms

A ressonância magnética estrutural distingue os tecidos por suas propriedades de ressonância magnética, e a imagem por difusão explora o movimento da água para investigar a microestrutura e a orientação das fibras (Le Bihan et al., 1986). A ressonância magnética funcional baseia-se na descoberta de que o sangue desoxigenado e oxigenado diferem na suscetibilidade magnética, de modo que as alterações na oxigenação sanguínea local que seguem a atividade neural produzem um sinal dependente do nível de oxigenação do sangue (BOLD) mensurável (Ogawa et al., 1990). A análise de como esses sinais covariam entre as regiões fornece medidas de conectividade funcional e efetiva (Friston, 1994), incluindo padrões observados em repouso na ausência de uma tarefa explícita (Gusnard & Raichle, 2001). Pipelines automatizados segmentam e rotulam imagens para convertê-las em medições anatômicas quantitativas (Fischl, 2012).

Clinical relevance

Os métodos de neuroimagem sustentam como a estrutura e a função cerebrais são observadas e medidas na pesquisa e na prática, e a compreensão do que cada modalidade mede apoia uma interpretação cuidadosa. Esta entrada é material de referência metodológica e não fornece critérios diagnósticos ou conselhos de tratamento.

History

A tomografia computadorizada por raios-X permitiu pela primeira vez que a anatomia cerebral fosse vista em pessoas vivas, e a ressonância magnética ofereceu então contraste superior de tecidos moles e imagem microestrutural baseada em difusão (Le Bihan et al., 1986). A descoberta do contraste dependente do nível de oxigenação do sangue (Ogawa et al., 1990) lançou a ressonância magnética funcional, após o que a análise de conectividade (Friston, 1994) e o estudo da atividade em estado de repouso (Gusnard & Raichle, 2001) ampliaram o campo, apoiados por ferramentas automatizadas de análise de imagem (Fischl, 2012).

Debates

O que o sinal BOLD realmente reflete?

A ressonância magnética funcional mede um sinal de oxigenação do sangue que é um proxy vascular indireto para a atividade neural, de modo que a relação precisa entre a resposta BOLD e os eventos neuronais subjacentes permanece uma ressalva interpretativa.

Key figures

• Seiji Ogawa
• Denis Le Bihan
• Karl Friston
• Marcus Raichle
• Bruce Fischl

Seminal works

• ogawa-1990
• le-bihan-1986
• friston-1994

Frequently asked questions

Qual é a diferença entre neuroimagem estrutural e funcional?

A neuroimagem estrutural visualiza a anatomia e o tecido do cérebro, enquanto a neuroimagem funcional mede correlatos da atividade, como as alterações na oxigenação do sangue que acompanham o processamento neural.

A ressonância magnética funcional mede neurônios diretamente?

Não. Ela mede um sinal dependente do nível de oxigenação do sangue (BOLD), um proxy vascular indireto que segue a atividade neural em vez de registrar a atividade dos neurônios diretamente.