تصویر برداری مغز یا FMRI (اف ام آر آی) نوعی تکنیک تصویر برداری پزشکی برای بررسی عملکرد مغز در طول وظایف و فعالیت های متفاوت است که بر اساس اصل تغییر جریان خون در ناحیه های فعال مغز کار می کند و به وسیله تشدید ناحیه های مغناطیسی مغز، تصاویری از فعالیت مغزی را ایجاد می کند. FMRI (اف ام آر آی) نوعی روش تشخیصی برای بررسی عملکرد مغز و مشاهده بخش های سالم، بیمار یا آسیب دیده است. کلینیک دکتر مهدی صابر، بهترین مرکز درمان مشکلات مغزی در تهران، با بررسی دقیق تصویر برداری مغز و انسفالوگرافی، بهترین نوع توانبخشی را بسته به نوع اسیب مغزی در فرد انتخاب و ارائه می دهد.
تصویربرداری تشدید مغناطیسی مغز
هدف تمامی روش های تصویر برداری مغز، نمایش نواحی فعّال مغز در هنگام ارائه برخی از محرّک ها یا شرایط است. تصویر برداری مغز یا تشدید مغناطیسی عملکردی FMRI (اف ام آر آی) این کار را از طریق جستجوی تغییرات جزئی در جریان خون و ترکیب خون با اکسیژن که در پاسخ به فعالیت عصبی اتّفاق می افتد، انجام می دهد. منطق این روش این است که، زمانی که یک ناحیه خاص مغز به صورت لحظه ای فعّال است، مثلاً در طول یک محاسبه ریاضی، آن ناحیه اکسیژن بیشتری مصرف می کند و برای تأمین آن جریان خون ناحیه فعّال افزایش می یابد. اساس FMRI (اف ام آر آی) یا تصویر برداری مغز، افزایش در سطح اکسیژن خون در نواحی فعّال مغز است. اثری که این روش به کار می برد، «اثر وابسته به سطح اکسیژن خون» نامیده می شود.
فعالیت نرون ها در FMRI (اف ام آر آی)
زمانی که ما درگیر یک تکلیف شناختی، مانند محاسبه هستیم، فعالیت نرون ها در مقایسه با حالت استراحت افزایش می یابد. از این رو متابولیسم آن ها نیز افزایش می یابد و فعالیت متابولیک افزایش یافته از طریق افزایش جریان خون ناحیه ای مغز حمایت می شود. از این رو برای یک ناحیه مغز، ایجاد اکسیژن بیش تر از مصرف آن است. خون اکسیژن دار اضافی در نواحی فعّال مغز، هموگلوبین بدون اکسیژن را در مویرگ ها و ورید های کوچک جاری می سازد و در ناحیه فعّال مقدار زیادی هموگلوبین اکسیژن دار و مقدار کمی هموگلوبین بدون اکسیژن وجود دارد. هموگلوبین بدون اکسیژن در مقایسه با هموگلوبین اکسیژن دار دارای ویژگی های متفاوت مغناطیسی است. مولکول های هموگلوبین بدون اکسیژن در حضور یک میدان مغناطیسی، همانند میدان ایجاد شده در ام آر آی یا FMRI (اف ام آر آی)، مانند آهن‌ربا های کوچک عمل می کنند و باعث آشفتگی میدان مغناطیسی می شوند. از آن جایی که یک کاهش نسبی در خون بدون اکسیژن وجود دارد، آشفتگی کم تری در میدان مغناطیسی ایجاد می شود و درنتیجه، حدود 3-2 ثانیه طول می کشد تا «اثر وابسته به سطح اکسیژن خون» به بالای خط مبنا افزایش یابد و پس از 6-4 ثانیه به میزان بیشینه برسد. اثر وابسته به سطح اکسیژن خون معادل نسبت هموگلوبین اکسیژن دار به هموگلوبین بدون اکسیژن است.
ارزیابی تصویر برداری مغز
محفظه استوانه ای تصویر برداری مغز، یک آهن‌ربای الکتریکی بسیار قوی است. فرد در درون این محفظه بدون هیچ حرکتی قرار می گیرد تا داده های تصویری ناشی از «اثر وابسته به سطح اکسیژن خون» ثبت گردد. تصویر برداری مغز یک روش نسبتاً جدید است که در حال حاضر به صورت گسترده برای تحقیقات استفاده می شود. این روش تغییر در اکسیژن رسانی و حجم خون در نواحی مختلف مغز را تعیین می کند. روش FMRI (اف ام آر آی) یکی از پیشرفته‌ترین تکنیک های در دسترس برای اندازه گیری عملکرد مغز از طریق رهگیری تغییرات جریان خون مغز در طول فعالیت است. این تکنیک غیر تهاجمی به محقّق امکان جستجوی رابطه بین فعالیت متابولیکی در نواحی مختلف مغز را در طی تکالیف شناختی فراهم می کند که به وسیله آن می توان نواحی قشری درگیر در فعالیت های مختلف را تعیین کرد. به عنوان مثال، در مطالعات کودکان دارای اختلال نقص توجّه ـ بیش فعّالی، هنگامی که از کودک مهار پاسخ خواسته می شود، فعالیت کمتری در بخش خلفی ـ جانبی قشر پیشانی در مقایسه با کودکان گروه کنترل دیده می شود. تصویربرداری مغز اجازه می دهد که تصاویر مغزی از کودکان تهیه شده و تأثیر درمان بر روی تحوّل مغز ارزیابی گردد. این ارزیابی ها امکان کشف ضایعات عصبی و مداخلات زود هنگام را قبل از شروع مشکلات رفتاری سن مدرسه فراهم می سازد.
نوار مغزی یا الکتروانسفالوگرافی یا EEG به معنای ثبت فعالیت الکتریکی مغز است. این تکنیک شامل اخذ سیگنال به وسیله الکترود های سطحی، بهبود سیگنال، چاپ سیگنال روی کاغذ و آنالیز آن توسط متخصص مربوطه می شود. تشنج نوعی پدیده پزشکی است که با فعالیت الکتریکی غیر طبیعی در مغز تشخیص داده می شود و با نوار مغزی یا همان EEG تشخیص داده می شود. کاردرمانگران نقشی کلیدی در توانبخشی فیزیکی کودکان پس از تشنج دارند. مداخلات کاردرمانی کودکان نه تنها برای بهبودی کودک مبتلا به تشنج موثر است، بلکه برای رشد فیزیکی کودک نیز موثر می باشد. EEG یا همان الکتروانسفالوگرافی برای تشنج، به متخصص کمک می کند تا بهترین روش درمان تشنج و کاردرمانی را انتخاب کند. کلینیک کاردرمانی دکتر صابر، بهترین مرکز توانبخشی کودکان مبتلا به تشنج، با استفاده از روش های کاردرمانی و توانبخشی به درمان این کودکان کمک می کند.
فعالیت الکتریکی نورون ها یک میدان الکتریکی در اطراف نورون ایجاد می کند. مجموع میدان های الکتریکی نورون ها در سطح مغز قابل ثبت است. EEG یک بازنمایی گرافیکی از فعالیت الکتریکی مغز است، که اختلافات جزئی ولتاژ الکتریکی و یا «پتانسیل های الکتریکی» میان نقاط مختلف را با نقاط مرجع نشان می دهد. در EEG متعارف، ثبت تغییرات ولتاژ از طریق قرار دادن الکترود ها، مجزا یا به صورت مجموعه در کلاهک، روی جمجمه به دست می آید. ولتاژ های جمجمه به صورت مستقیم نشان‌گر فعالیت نورونی هستند. امواج از طریق مجموعه های بزرگی از نورون های قشری، هرمی ایجاد می شوند. برای اینکه این امواج مرئی شوند، آن ها را تقویت می کنند و فعالیت های الکتریکی سایر اندام ها، مثلاً قلب یا ماهیچه‌ها را فیلتر می کنند. سپس سیگنال فیلتر شده الکتروانسفالوگرافی ثبت می شود و یا در اکثر دستگاه های تحقیقاتی مدرن، از طریق یک مبدل آنالوگ به دیجیتال، دیجیتالی می شود و روی صفحه کامپیوتر به نمایش گذاشته می شود. پتانسیل سیگنال مغزی انسان بالغ، حدود ۱۰۰-۲۰ میکروولت است و وقتی که از سطح مغز ثبت می شود، حدود ۲-۱ میلی ولت است. یعنی حدود ۱۰۰ برابر قوی تر می شود. الکتروانسفالوگرافی از لحاظ بالینی برای کمک به تشخیص اختلالات مغز مانند صرع، مورد استفاده قرار می گیرد و هم‌چنین اطلاعاتی درباره تغییرات حالت عمومی هوشیاری، مانند برانگیختگی، در اختیار قرار می دهد. تغییرات این گونه حالت ذهنی با تغییرات دامنه و بسامد EEG در ارتباط است. برای مثال، امواج مغزی آلفا با دامنه نسبتاً زیاد و ۱۲-۷ نوسان در هر ثانیه (هرتز)، مربوط به یک حالت آرام ولی هوشیار هستند در حالی که امواج بتا، ۲۰-۱۳ هرتز، دارای دامنه کوتاه هستند و مربوط به یک حالت ذهنی هوشیارتر و فعال تر هستند. امواج با فرکانس بسیار بالا، حدود ۱۰۰-۳۰ هرتز، مربوط به عملکرد های شناختی (مانند دقت و حافظه) هستند.
کاربرد EEG
امواج EEG برای بررسی بیمارانی که در معرض اختلال تشنج و فعالیت های مغزی غیر معمول حاصل از تومور های مغزی، اختلالات مادرزادی مغز، ضربه مغزی، حوادث عروقی و اغما هستند، کاربرد دارند. با این وجود، ۴۲ درصد کودکان و ۳۳ درصد جوانان سالم، EEG غیرطبیعی دارند. می توان شرایط دقیق تری را برای ثبت ناهنجاری های عصب تحولی توسط EEG فراهم نمود. این روش های عملی شامل خواب، محرومیت از خواب و عوامل دارویی هستند. این روش ها ممکن است علائم قابل‌ثبت تشنج را ایجاد نمایند. خواندن EEG به ویژه برای کودکان یک کار دشوار و پیچیده است. به همین دلیل، تنوع زیادی میان گزارش های الکتروانسفالوگرافی کودکان و خاصه نوزادان وجود دارد. تحول قشر مخ می تواند بر ثبت EEG اثر .بگذارد بنابراین توصیه می شود که سن عقلی کودک به جای سن تقویمی او برای تفسیر EEG در نظر گرفته شود. هم‌چنین شرایطی از قبیل بیماری ها و آشفتگی های سوخت و سازی می توانند بر EEG اثر گذاشته، آن را تغییر داده یا و غیرطبیعی جلوه دهند.
پتانسیل فراخوانده و EEG
یکی دیگر از روش هایی که مبتنی بر روش EEG است، پتانسیل فراخوانده است. در EEG امواج بسیار کوچک، از چند میکرو ولت تا حدود ۱۰ میکرو ولت، وجود دارند که در ثبت اولیه قابل رؤیت نیستند ولی با تکنیک های ویژه ای از الکتروانسفالوگرافی اولیه قابل استخراج هستند. یک تکنیک رایج برای مرئی ساختن این امواج کوچک، ارائه یک تکلیف یا به اصطلاح رویداد، به آزمودنی در زمان ثبت الکتروانسفالوگرافی و تعیین تفاوت این امواج با امواج ثبت شده در حالت پایه است. تحلیل فقط در پنجره زمانی مربوط به تکلیف صورت می گیرد. در این فرایند شروع رویداد با ثبت EEG هماهنگ می شود. این عمل باعث تعیین فعالیت مغزی مربوط به تکلیف یا رویداد می شود. در حالی که الکتروانسفالوگرافی اولیه نشان گر تمامی فعالیت مغز در یک بازه زمانی خاص است، پتانسیل وابسته به رویداد قسمتی از امواج ثبت شده است که در پاسخ به یک رویداد ویژه ایجاد می شود.
پتانسیل وابسته و EEG
پتانسیل وابسته به رویداد در مقایسه با الکتروانسفالوگرافی اولیه، دارای دامنه نسبتاً کوتاهی است و برای آشکارسازی یک پتانسیل وابسته به رویداد باید از الکتروانسفالوگرافی وضعیت استراحت استفاده نمود به نحوی که افتراق فعالیت EEG در زمان ارائه تکلیف از فعالیت پایه، وضعیت استراحت، پتانسیل های وابسته به رویداد را شکل می دهد. میانگین گیری امواج الکتروانسفالوگرافی پایه، ۵۰ تکرار در یک بازه زمانی، امواج نامتعارف یا نویز، که با رویداد رابطه ندارند را حذف می کند. پتانسیل وابسته به رویداد هم‌چنین می تواند از محرک های دیداری، پتانسیل های فراخوانده دیداری، شنیداری یا پیکری، ایجاد شود. این پتانسیل ها بسیار زود، تقریبا بین ۱۰ تا ۱۰۰ میلی‌ثانیه پس از ارائه محرک، ظاهر می شوند چرا که نشان گر پردازش های اولیه حسی هستند. امواجی که نهفتگی طولانی تر دارند، حدود ۲۰۰ میلی‌ثانیه نشان گر پردازش های تاخیری هستند و امواج پس از ۲۰۰ میلی‌ثانیه با پردازش های شناختی سطح بالاتر، مانند زبان یا حافظه رابطه دارند. امواج پتانسیل های وابسته به رویداد براساس قطبیت، مثبت یا منفی، نهفتگی یا تأخیر، محل ثبت روی سر و ترتیب ظهور آن‌ها پس از شروع محرک نام‌گذاری می شوند. برای مثال اِن ۴۰۰ یک موج منفی است، اِن برای منفی که حدود ۴۰۰ میلی‌ثانیه پس از شروع محرک به قله می رسد. پی سه، سومین بیشینه مثبت است، پی برای مثبت، که پس از شروع محرک ایجاد می شود.
تفاوت پتانسیل های فراخوانده و EEG
پتانسل های فراخوانده به روشی مشابه امواج EEG یا همان نوار مغزی و از همان مکان های الکترود ها ثبت می شوند. این روش، یک روش ارزان و غیر تهاجمی برای ارزیابی سلامت مسیر های حسی است. پتانسیل های فراخوانده بسامد بسیار پایینی دارند و امواج مزاحم می توانند اثرات مخرب مشخصی بر نتایج آن داشته باشند. الگو های مشخصی مربوط به پتانسیل های فراخواندۀ بینایی و شنوایی وجود دارند. پتانسیل فراخوانده شنوایی بیانگر نحوۀ فعالیت مسیر اطلاعات شنوایی از ساقه مغز تا قشر مخ در پاسخ به یک محرک شنیداری است. پتانسیل های فراخواندة شنوایی، راهی برای ارزیابی سلامت مسیر های شنوایی در نوزادان و کودکان است. مثال معمول آن، ارائه محرک شنیداری و ارزیابی پاسخ های کودک به این محرک ها است. پاسخ ها در سه بازه زمانی ظاهر می شوند؛ زود هنگام، 0-40 میلی ثانیه، متوسط؛ 41-50 میلی‌ثانیه و دیرهنگام، بیشتر از 50 میلی ثانیه. پاسخ های زود هنگام، پاسخ های فراخوانده شنوایی ساقه مغز نامیده می شود که شامل 5-7 قله است که تصور می شود به هسته های گوناگون ساقه مغز در امتداد مسیر شنوایی مرتبط می شوند. قله 6 و 7 در همه افراد مشاهده نمی شوند. 84 درصد افراد سالم قله 6 و 43 درصد قله 7 را نشان می دهند.
