آزمایشگاه ملی نقشه برداری مغز

تصویر برداری تشدید مغناطیسی کارکردی (fMRI)

اکسیژن توسط هموگلوبین به نورون‏ها تحویل داده می‌شود. وقتی فعالیت نورونی افزایش می‌یابد، تقاضا برای اکسیژن توسط نورون ها بالا می رود، در نتیجه جریان خون در محل فعالیت نورون‏ها افزایش می یابد. هموگلوبین حاوی اکسیژن خاصیت مغناطیسی دارد. این ویژگی خون باعث ایجاد تفاوت کوچک در سیگنال تشدید مغناطیسی (MR) می‌شود. از آنجا که میزان اکسیژن خون بسته به سطح فعالیت نورونی تغییر می کند، می‏توان از این تغییرات برای ثبت فعالیت مغزی استفاده نمود. از آنجا که در این نوع تصویربرداری فعالیت مغزی ثبت می‌شود، به آن تصویر برداری تشدید مغناطیسی کارکردی (fMRI) گفته می‌شود.

تصویر برداری تشدید مغناطیسی کارکردی (fMRI)

شکل 2. افزایش سایز رگ ها به علت فعالیت نرونی و در نتیجه افزایش جریان خون در محل فعالیت نورونی

خدمات آزمایشگاه برای پردازش تصاویر تشدید مغناطیسی کارکردی (fMRI):

دو نوع مطالعه fMRI وجود دارد، نوع اولtask-based fMRI سعی می‌کند تا فعالیت مغزی را در هنگام یک فعالیت خاص ثبت کند. این مطالعات، معمولا تحت یک فعالیت شناختی و درکی یا حرکتی خاص انجام می شوند و هدف آنها پیدا کردن مناطقی از مغز است که با آن فعالیت مربوطه ارتباط دارند. نوع دیگر مطالعه fMRI، میزان فعالیت مناطق مختلف مغز را در حالتی که شخص هیچ فعالیت مغزی انجام نمی دهد بررسی می کند، که مطالعات rest-fMRI نامیده می‌شود. معمولا برای پردازش تصاویر fMRI، از دو روش کلی استفاده می‌شود: روش‌های بر پایه مدل و روش‌های مبتنی بر داده. در task-based fMRI عمدتا روش‌های بر پایه ی مدل GLM استفاده می شوند و برعکس در rest-fMRI روش‌های مبتنی بر داده که برای تعیین Connectivity عملکردی مورد استفاده قرار می گیرند.

در آزمایشگاه پردازش تصویر قابلیت آنالیز هر دو نوع مطالعه ی عملکردی ذکر شده وجود دارد. برای آنالیز داده های task از دو نرم افزار FSL و SPM که شناخته شده ترین نرم افزارهای این حوزه هستند استفاده می شود. همچنین آنالیز داده های rest با استفاده از FSL و DPARSF یا CONN قابل انجام است.

تصویر برداری تشدید مغناطیسی کارکردی (fMRI)

شکل 3. نمونه تصویر fMRI آنالیز شده. مناطق فعال با رنگ زرد و قرمز مشخص شده‌اند.

تصویر برداری تشدید مغناطیسی کارکردی (fMRI)

شکل 4. نمونه آنالیز Task-based fMRI

تصویر برداری تشدید مغناطیسی کارکردی (fMRI)

شکل 5: نمونه ی آنالیز connectivity عملکردی با نرم افزار CONN

خدمات طراحی Task:

مهمترین مسئله برای طراحی یک مطالعه ی Task-based fMRI، طراحی task مناسب با قابلیت اجرا در فضای اتاق MRI است. معمولا در این taskها زمان‌بندی ارائه task به نمونه خیلی مهم است؛ بر این اساس برای اجرای task معمولا از Psychtoolbox یا Psychopy که هم زمانبندی با دقت بالا ارائه می-دهند و هم سازگاری مناسب با دستگاه MRI زیمنس دارند، استفاده می شود. از این رو آزمایشگاه پردازش تصویر به منظور تسهیل در کار مطالعه fMRI خدمات پیاده سازیtask در Psychtoolbox و را برای محقین فراهم می کند.

تصویر برداری تشدید مغناطیسی کارکردی (fMRI)

شکل 6. نمونه‌ای از طراحی task

تصویر برداری تشدید مغناطیسی کارکردی (fMRI)

شکل 7: نمونه ی طراحی Task در محیط Psychtoolbox