Magnetoencephalography

Magnetoencephalography študuje magnetickú aktivitu mozgu. Spolu s inými metódami sa používa na modelovanie funkcií mozgu. Táto technika sa používa hlavne vo výskume a na plánovanie náročných neurochirurgických zásahov do mozgu.

Čo je to magnetoencefalografia?

Magnetoencefalografia, tiež nazývaná MEG je vyšetrovacia metóda, ktorá určuje magnetickú aktivitu mozgu. Meranie sa vykonáva pomocou externých snímačov, takzvaných SQUID. SQUID pracujú na báze supravodivých cievok a môžu zaznamenávať najmenšie zmeny v magnetickom poli. Supravodič vyžaduje teplotu, ktorá je takmer absolútna nula.

Toto ochladenie je možné dosiahnuť iba pomocou kvapalného hélia. Magnetoencefalografy sú veľmi drahé zariadenia, najmä preto, že na prevádzku každý mesiac je potrebných približne 400 litrov tekutého hélia. Hlavnou oblasťou použitia tejto technológie je výskum. Témy výskumu sú napríklad objasnenie synchronizácie rôznych oblastí mozgu počas pohybových sekvencií alebo objasnenie vývoja trasenia. Magnetoencefalografia sa používa aj na identifikáciu oblasti mozgu zodpovednej za existujúcu epilepsiu.

Funkcia, účinok a ciele

Magnetoencefalografia sa používa na meranie malých zmien v magnetickom poli, ktoré sa generujú počas neurónovej aktivity mozgu. Pri prenose stimulu sú v nervových bunkách stimulované elektrické prúdy.

Každý elektrický prúd vytvára magnetické pole. Rôzna aktivita nervových buniek vytvára vzor aktivity. Existujú typické vzorce aktivity, ktoré charakterizujú funkciu jednotlivých oblastí mozgu pri rôznych činnostiach. V prípade chorôb však môžu vzniknúť odlišné vzorce. Pri magnetoencefalografii sa tieto odchýlky zisťujú malými zmenami v magnetickom poli.

Magnetické signály mozgu generujú elektrické napätie v cievkach magnetoencefalografu, ktoré sa zaznamenávajú ako namerané údaje. Magnetické signály v mozgu sú v porovnaní s externými magnetickými poľami extrémne malé. Sú v rozmedzí niekoľkých femtotesly. Magnetické pole Zeme je už 100 miliónov krát silnejšie ako polia generované mozgovými vlnami.

To ukazuje výzvy magnetoencefalografu pri ich ochrane pred vonkajšími magnetickými poľami. Magnetoencefalograf sa preto spravidla inštaluje v elektromagneticky tienenej kabíne. Tým sa tlmí vplyv nízkofrekvenčných polí z rôznych elektricky ovládaných objektov. Táto tieniaca komora navyše chráni pred elektromagnetickým žiarením.

Fyzický princíp tienenia je tiež založený na skutočnosti, že vonkajšie magnetické polia nie sú také závislé od umiestnenia ako magnetické polia generované mozgom. Intenzita magnetických signálov mozgu klesá kvadraticky so vzdialenosťou. Polia, ktoré sú menej závislé od umiestnenia, môžu byť potlačené cievkovým systémom magnetoencefalografu. Platí to aj pre magnetické signály zo srdcových rytmov. Hoci magnetické pole Zeme je pomerne silné, nezasahuje do merania.

Vyplýva to zo skutočnosti, že je veľmi konštantná. Vplyv zemského magnetického poľa je zrejmý iba vtedy, keď je magnetoencefalograf vystavený silným mechanickým vibráciám. Magnetoencefalograf je schopný okamžite zaznamenať celkovú aktivitu mozgu. Moderné magnetické encefalografy obsahujú až 300 senzorov.

Majú vzhľad prilby a na meranie sa umiestnia na hlavu. Vo magnetoencefalografoch sa rozlišuje medzi magnetometrom a gradiometrom. Zatiaľ čo magnetometre majú snímaciu cievku, gradiometre obsahujú dve snímacie cievky vo vzdialenosti 1,5 až 8 cm. Rovnako ako tieniaca komora, aj tieto dve cievky spôsobujú, že magnetické polia s malou priestorovou závislosťou sú potlačené ešte pred meraním.

V oblasti senzorov už existuje nový vývoj. Vyvinuli sa teda mini-senzory, ktoré tiež pracujú pri izbovej teplote a dokážu merať sily magnetického poľa až do pikoly. Dôležitými výhodami magnetoencefalografie je jej vysoké časové a priestorové rozlíšenie. Časové rozlíšenie je lepšie ako milisekundy. Ďalšou výhodou magnetoencefalografie oproti EEG (elektroencefalografia) je jednoduchosť použitia a numericky jednoduchšie modelovanie.

Svoje lieky nájdete tu

Riziká, vedľajšie účinky a nebezpečenstvá

Pri použití magnetoencefalografie sa neočakávajú žiadne zdravotné problémy. Procedúru je možné použiť bez rizika. Je však potrebné poznamenať, že kovové časti tela alebo tetovania s farebnými pigmentmi obsahujúcimi kov by mohli ovplyvniť výsledky merania počas merania.

Okrem niektorých výhod oproti EEG (elektroencefalografia) a iných metód na skúmanie funkcie mozgu má aj svoje nevýhody. Vysoké časové a priestorové rozlíšenie sa jednoznačne ukazuje ako výhoda. Je to tiež neinvazívne neurologické vyšetrenie. Hlavnou nevýhodou je však nejednoznačnosť inverzného problému. V prípade inverzného problému je výsledok známy. Príčina, ktorá viedla k tomuto výsledku, je však do veľkej miery neznáma.

Pokiaľ ide o magnetoencefalografiu, táto skutočnosť znamená, že zmeranú aktivitu mozgových oblastí nemožno jednoznačne priradiť k funkcii alebo poruche. Úspešné priradenie je možné iba vtedy, ak sa uplatňuje predtým vypracovaný model.Správne modelovanie jednotlivých mozgových funkcií je možné dosiahnuť iba spojením magnetoencefalografie s inými funkčnými vyšetrovacími metódami.

Tieto metabolicky funkčné metódy sú funkčné zobrazovanie magnetickou rezonanciou (fMRI), blízka infračervená spektroskopia (NIRS), pozitrónová emisná tomografia (PET) alebo jednofotónová emisná počítačová tomografia (SPECT). Sú to zobrazovacie alebo spektroskopické metódy. Kombinácia ich výsledkov vedie k pochopeniu procesov prebiehajúcich v jednotlivých oblastiach mozgu. Ďalšou nevýhodou MEG je vysoký nákladový faktor procesu. Tieto náklady vyplývajú z použitia veľkého množstva tekutého hélia, ktoré je potrebné pri magnetoencefalografii, na udržanie supravodivosti.