Magnetoencefalografia skúma magnetickú aktivitu mozog. Spolu s ďalšími metódami sa používa na modelovanie mozog funkcie. Táto technika sa používa hlavne pri výskume a pri plánovaní náročných neurochirurgických postupov na mozog.
Čo je to magnetoencefalografia?
Magnetoencefalografia študuje magnetickú aktivitu mozgu. Spolu s ďalšími metódami sa používa na modelovanie mozgových funkcií. Magnetoencefalografia, tiež známa ako MEG, je vyšetrovacia metóda, ktorá určuje magnetickú aktivitu mozgu. V tomto procese sa meranie vykonáva pomocou externých senzorov nazývaných SQUIDs. SQUID pracujú na báze supravodivých cievok a môžu registrovať najmenšie zmeny magnetického poľa. Supravodič vyžaduje teplotu, ktorá sa blíži absolútnej nule. Toto ochladenie je možné dosiahnuť iba pomocou kvapalného hélia. Magnetoencefalografy sú veľmi drahé zariadenia, najmä preto, že na ich činnosť je nevyhnutný mesačný vstup asi 400 litrov tekutého hélia. Hlavnou oblasťou použitia tejto technológie je výskum. Témami výskumu sú napríklad objasnenie synchronizácie rôznych oblastí mozgu počas pohybových sekvencií alebo objasnenie vývoja tremor. Ďalej sa magnetoencefalografia používa aj na identifikáciu oblasti mozgu zodpovednej za súčasnosť epilepsie.
Funkcia, účinok a ciele
Magnetoencefalografia sa používa na meranie malých zmien magnetického poľa produkovaných počas neuronálnej aktivity mozgu. Elektrické prúdy sú excitované v neurónoch počas prenosu stimulu. Každý elektrický prúd vytvára magnetické pole. V tomto procese sa vzor aktivity vytvára odlišnou aktivitou nervových buniek. Existujú typické vzorce činnosti, ktoré charakterizujú funkciu jednotlivých oblastí mozgu počas rôznych činností. V prítomnosti chorôb však môžu vzniknúť odlišné vzory. Tieto odchýlky sú zistené v magnetoencefalografii miernymi zmenami magnetického poľa. V tomto procese generujú magnetické signály z mozgu elektrické napätia v cievkach magnetoencefalografu, ktoré sa zaznamenávajú ako namerané údaje. Magnetické signály v mozgu sú v porovnaní s vonkajšími magnetickými poľami extrémne malé. Sú v rozmedzí niekoľkých femtotesla. Magnetické pole Zeme je už 100 miliónovkrát silnejšie ako polia generované mozgovými vlnami. To ukazuje výzvy magnetoencefalografu, ktorý ich chráni pred vonkajšími magnetickými poľami. Preto je magnetoencefalograf zvyčajne umiestnený v elektromagneticky tienenej kabíne. Tam sa zoslabuje vplyv nízkofrekvenčných polí z rôznych elektricky ovládaných objektov. Táto tieniaca komora navyše chráni pred elektromagnetické žiarenie. Fyzikálny princíp tienenia je tiež založený na skutočnosti, že vonkajšie magnetické polia nemajú takú veľkú priestorovú závislosť ako magnetické polia generované mozgom. Intenzita magnetických signálov mozgu teda so vzdialenosťou kvadraticky klesá. Polia s nižšou priestorovou závislosťou môžu byť potlačené cievkovým systémom magnetoencefalografu. To platí aj pre magnetické signály srdcových rytmov. Aj keď je magnetické pole Zeme porovnateľne silné, nemá tiež rušivý vplyv na meranie. To vyplýva zo skutočnosti, že je veľmi konštantný. Iba vtedy, keď je magnetoencefalograf vystavený silným mechanickým vibráciám, je viditeľný vplyv zemského magnetického poľa. Magnetoencefalograf je schopný zaznamenať celkovú činnosť mozgu bez časového oneskorenia. Moderné magnetoencefalografy obsahujú až 300 senzorov. Majú vzhľad podobný prilbe a sú umiestnené na hlava na meranie. Magnetoencefalografy sa delia na magnetometre a gradiometre. Zatiaľ čo magnetometre majú jednu snímaciu cievku, gradiometre obsahujú dve snímacie cievky vzdialené od seba 1.5 až 8 cm. Rovnako ako tieniaca komora majú dve cievky účinok, že magnetické polia s nízkou priestorovou závislosťou sú potlačené už pred meraním. V oblasti senzorov už existuje nový vývoj. Boli napríklad vyvinuté miniatúrne snímače, ktoré môžu pracovať aj pri izbovej teplote a merať intenzitu magnetického poľa až na jednej picotesle. Dôležitými výhodami magnetoencefalografie je vysoké časové a priestorové rozlíšenie. Časové rozlíšenie je teda lepšie ako jedna milisekunda. Ďalšie výhody magnetoencefalografie oproti EEG (elektroencefalografia) sú jeho jednoduché použitie a numericky jednoduchšie modelovanie.
Riziká, vedľajšie účinky a nebezpečenstvá
No zdravie pri použití magnetoencefalografie sa očakávajú problémy. Postup je možné použiť bez rizika. Je však potrebné poznamenať, že kovové časti tela alebo tetovanie s farebnými pigmentmi obsahujúcimi kovy môžu ovplyvniť výsledky merania počas merania. Okrem niektorých výhod oproti EEG (elektroencefalografia) a ďalšie metódy vyšetrovania mozgových funkcií, má tiež nevýhody. Vysoké časové a priestorové rozlíšenie sa jednoznačne ukazuje ako výhoda. Okrem toho ide o neinvazívnu neurologickú vyšetrovaciu metódu. Najväčšou nevýhodou je však nejedinečnosť inverzného problému. V inverznom probléme je známy výsledok. Príčina, ktorá viedla k tomuto výsledku, však nie je známa. Pokiaľ ide o magnetoencefalografiu, táto skutočnosť znamená, že nameranú aktivitu oblastí mozgu nemožno jednoznačne priradiť funkcii alebo poruche. Úspešné zadanie je možné iba v prípade, že je predtým vypracovaný model správny. Správne modelovanie jednotlivých funkcií mozgu je však možné dosiahnuť iba spojením magnetoencefalografie s ostatnými funkčnými vyšetrovacími metódami. Tieto metabolické funkčné metódy sú funkčné magnetická rezonancia (fMRI), blízka infračervená spektroskopia (NIRS), pozitrónová emisná tomografia (PET) alebo emisia jedného fotónu počítačová tomografia (SPEKT). Jedná sa o zobrazovacie alebo spektroskopické techniky. Kombinácia ich výsledkov vedie k pochopeniu procesov prebiehajúcich v jednotlivých mozgových oblastiach. Ďalšou nevýhodou MEG sú vysoké náklady na zákrok. Tieto náklady vyplývajú z použitia veľkého množstva tekutého hélia potrebného pri magnetoencefalografii na udržanie supravodivosti.
