4 félelmetes agyi képalkotó technika
Az elmúlt évtizedekben az agytudomány hatalmas előrelépéseket tett, és az agyról alkotott ismereteink, amelyek messze nem teljesek, óriási mértékben bővültek. Ezek az előrelépések az elmúlt évszázadban felfedezett különböző agyi képalkotó technikáknak köszönhetően váltak lehetővé. Ebben a bejegyzésben e technikák közül a 4 legfélelmetesebbet tekintjük át
Elektroenkefalográfia (EEG)
Az EEG-t tekinthetjük az idegképalkotó technikák atyjának, mivel ez az első technika, amelyet az élő agy (elektromos) aktivitásának mérésére használtak. Hans Berger 1924-ben rögzítette az első emberi EEG-t. Az EEG készülékek azóta sokat fejlődtek, megbízhatóbbá, hordozhatóbbá, több elektródával és akár vezeték nélkülivé is váltak. Az EEG értelmezési és adatelemzési technikák is sokat fejlődtek. Komplex EEG-adatelemzési technikákat fejlesztettek ki (rövid áttekintés itt található), például az úgynevezett EEG-tomográfiát. Ezzel a technikával 3D-s térképet készíthetünk az agy belsejéről, pusztán az agy fejbőrében lévő elektromos potenciálok mérésével.
Az EEG olcsó, nem invazív, viszonylag könnyen beállítható, és az időbeli felbontása kiváló: kevesebb, mint 1 ms-ig, vagyis alacsonyabb, mint az akciós potenciál létrejöttéhez szükséges idő. Másrészt az EEG térbeli felbontása nagyobb, mint más agyi képalkotó technikáké (kb. 1-2 cm).
Mágneses rezonancia képalkotás (MRI)
Az agyi képalkotó technikák és általában az orvosi képalkotás Szent Grálját jelenti. Az MRI viszonylag új technika (az első MRI-felvételt 1973-ban tették közzé). Paul Lauterbur és Peter Mansfield, az MRI-technikák úttörői 2003-ban orvosi Nobel-díjat kaptak. Röviden összefoglalva, az MRI erős mágneses tereket és elektromágneses impulzusokat használ protonok gerjesztésére, amelyek aztán egy fotont generálnak, mielőtt normál állapotukba bomlanának. Ezeket a fotonokat aztán az MRI méri, és így egy élő szövet térképe hozható létre. Az MRI nagy térbeli felbontással rendelkezik (2-3 mm), ami nagyon alkalmassá teszi mind a kutatásra, mind a klinikai alkalmazásra. Hátránya az időbeli felbontás, amely meglehetősen alacsony (1 másodpercnél nagyobb). Emellett az MRI-berendezés nagyon drága, terjedelmes, így nem hordozható, és nem alkalmas a laboratóriumon kívüli használatra.
Near InfraRed Spectroscopy (NIRS)
Ez egy viszonylag új keletű technika: orvosi és élettani alkalmazásai csak az elmúlt évtizedekben alakultak ki. A módszer lényege, hogy a fejbőrre egy NIR-fényforrást és egy NIR-fénydetektort rögzítenek. Így az emberi szövetekben a NIR-fény áteresztési és elnyelési sebességét lehet meghatározni, ami információt tartalmaz a hemoglobin-koncentráció változásáról. Előfordul, hogy amikor az agy egy adott területe aktív, megnő az oxigénigénye, és így a hemoglobin koncentrációja is megnő. A NIRS csak a kérgi szövetekből tud információt szerezni, mivel a NIR-fény az agy mélyebb régióiban teljesen elnyelődik. A NIRS időbeli felbontása is hasonló az MRI-hez, mivel hasonló információkat, azaz a véráramlás változásait kapjuk. A NIRS előnyei a hordozhatóság, az egyszerű használat és az, hogy olcsó. Ezen okok miatt a NIRS-t számos agyi számítógépes interfész (BCI) alkalmazásban alkalmazzák.
Pozitronemissziós tomográfia (PET)
Ez egy nagyon menő technika, amelyben számos fizikai fogalmat alkalmaznak, hogy információt nyerjenek az agyból: a részecskefizikától a kvantumfizikáig. Röviden: a vizsgált alanyba egy radioaktív markert fecskendeznek, amely olyan izotópokat tartalmaz, amelyek alacsonyabb energiájú részecskékre bomlanak, és e folyamat során pozitronok keletkeznek, amelyek elektronokkal ütköznek, majd fotonokká alakulnak át, amelyeket a PET érzékelhet. Mindazonáltal ez az agyi képalkotó technika invazív (az alanyba radioaktív anyagot fecskendeznek), drága (a radioaktív izotóp előállításához szinkrotronra van szükség) és nem hordozható (a PET meglehetősen nagyméretű). Másrészt viszont a PET-képek minősége meglehetősen jó, és széles körben használják többek között az agydaganatok kimutatására, egyéb (klinikai) alkalmazások mellett.
Van még néhány érdekes neuroimaging technika, de hogy ez a bejegyzés elég rövid legyen, csak röviden felsorolom őket:
- Elektrokortikogram (EcoG): a koponya felnyitását és egy elektródasor elhelyezését igényli a kéreg felszínén. Elektromos jeleket rögzít, de jobb minőségű, mint az EEG.
- Magnetoencefalogram (MEG): Mint az EEG, de ebben az esetben a neuronok tüzelése közben keletkező mágneses tereket rögzíti.
- Számítógépes tomográfia (CAT): Rengeteg röntgenfelvételt végeznek sok különböző szögből. Ezekkel az információkkal egy 3D-s képet lehet készíteni az agyról. Vigyázat! A betegek radioaktív sugárterhelése jelentős.
- Mikroelektródasorok (MEA): In-vitro neurontenyészetekhez használják, lehetővé teszi az egyes akciós potenciálok mérését, hozzáférést biztosítva a neuronok közötti legalapvetőbb kommunikációs mechanizmusokhoz.