panorama
Podglądanie mózgu
PO CZYM POZNAå NEURONY W AKCJI. GRAHAM P. COLLINS
aŻdy kiedyĘ to widzia": ziarnisty obraz Zastosowane w tym doĘwiadczeniu obra-
konturów mózgu z jednym czy dwo- zowanie fMRI nazwano BOLD fMRI (blood
Kma jaĘniejszymi obszarami, uwaÅ»any- oxygen level dependent  zaleÅ»ne od st´Å»enia
mi za aktywne podczas wykonywania przez tlenu we krwi). Wskutek subtelnej róŻnicy
badanÄ… osob´ okreĘlonego zadania. Obrazo- w"aĘciwoĘci magnetycznych mi´dzy utleno-
wanie za pomocą czynnoĘciowego rezonan- waną i odtlenowaną hemoglobiną po-
su magnetycznego (fMRI), które po raz pierw- wstaje sygna" wskazujący na wyso-
szy zastosowano prawie 10 lat temu, obecnie kie st´Å»enie tlenu w danym obszarze,
jest g"ównym narz´dziem do mapowania ak- spowodowane zwi´kszonym przep"y-
tywnoĘci mózgu. Polega ono na pomiarze st´- wem krwi. InteresujÄ…ce, Å»e w wyniku
Żenia tlenu w przep"ywającej przez ten na- wzmoŻonej aktywnoĘci neuronów zo-
rzÄ…d krwi. DotÄ…d nie by"o Å»adnego dowodu, staje zuÅ»yta jedynie niewielka cz´Ä˜ç
Å»e st´Å»enie O2 odzwierciedla aktywnoĘç ko- dodatkowego tlenu (gdyby zosta" zu-
mórek nerwowych. Dowiedli tego dopiero na- Żyty ca"y, badanie BOLD fMRI w ogó-
ukowcy z Max-Planck-Institut für biologische le by go nie wykaza"o). Marcus E. Raichle, OBSZARY AKTYWNE stajÄ… si´
jaĘniejsze, kiedy badany porusza
Kybernetik w Tybindze. Wykazali takŻe, Że sy- ekspert w diagnostyce obrazowej mózgu z
palcami rąk (Żó"ty) lub nóg
gna" fMRI pojawia si´ g"ównie wówczas, gdy Washington University, przypomina o innych
(czerwony). Naukowcy ustalili,
neurony odbierają impulsy. badaniach, z których wynika, Że wskutek
Że ten sygna" MRI to efekt
Zespó" z Tybingi, kierowany przez Nikosa aktywnoĘci neuronów związanej z odbiera-
aktywnoĘci neuronów, a nie
K. Logothetisa, monitorowa" aktywnoĘç elek- niem impulsów nast´puje spalanie glukozy
jedynie wzmoŻonego
tryczną komórek nerwowych za pomocą bez uŻycia tlenu. Taki beztlenowy proces
przep"ywu krwi.
wszczepionych elektrod, jednoczeĘnie wyko- prawdopodobnie dostarcza energii niezb´d-
nując pomiary fMRI. W obrazowaniu tą tech- nej do odtworzenia neuroprzekaęnika  jonu
nikÄ… wykorzystuje si´ impulsy fal elektroma- glutaminianowego.
GDY MÓZG
gnetycznych, co zak"óca prac´ znajdujÄ…cej si´ Inne waÅ»ne odkrycie Logothetisa i jego
ZABIERA SIó
w pobliŻu aparatury. Badacze skonstruowali wspó"pracowników to stwierdzenie, Że sto-
DO PRACY
specjalne urzÄ…dzenia do wykrywania i kom- sunek sygna"u fMRI do szumu jest znacznie
pensowania niektórych zak"óceł
, zaĘ pozosta- mniejszy niŻ do odpowiadającej mu aktyw- Techniki obrazowania pomog"y
"e poddano obróbce komputerowej i usuni´to. noĘci elektrycznej. W rezultacie na tomogra- dok"adnie okreĘliç obszary mózgu
aktywne podczas wykonywania
Badania prowadzono na makakach. KaŻdej mach fMRI obszary o umiarkowanej aktyw-
róŻnych zadał
. Dzi´ki zastosowaniu
ma"pie pokazywano obracajÄ…cy si´ wzór sza- noĘci mogÄ… byç niewidoczne.
czynnoĘciowego rezonansu
chownicy, co pobudza"o pierwszorz´dowÄ… ko- Nora Volkow, neurolog z Brookhaven Na-
magnetycznego odkryto ostatnio, Że:
r´ wzrokowÄ… zwierz´cia. Nast´pnie porów- tional Laboratory, twierdzi, Å»e celem tych prac
nywano zarejestrowany sygna" fMRI z syg- jest wyjaĘnienie kwestii istotnych we wszyst- Gdy próbujemy wykonaç dwa
na"ami elektrycznymi dwóch róŻnych typów. kich prowadzonych obecnie badaniach z wy- róŻne zadania umys"owe
Jedne z nich, zwane miejscowymi potencja"a- korzystaniem fMRI. To pierwszy jednoznacz- jednoczeĘnie, na przyk"ad zrozumieç
mi polowymi, sÄ… zwiÄ…zane z impulsami przy- ny dowód, Å»e sygna", który wszyscy mierzÄ…, by mow´ i wyobraziç sobie obracajÄ…cy
chodzÄ…cymi do danego obszaru. Drugi typ to zrozumieç funkcjonowanie mózgu, rzeczywi- si´ w przestrzeni obiekt, poziom
aktywnoĘci mózgu związanej
potencja"y czynnoĘciowe, które odzwiercie- Ęcie odzwierciedla aktywnoĘç neuronów.
z kaŻdym z nich jest niŻszy
dlajÄ… impulsy wychodzÄ…ce z danego obszaru. NaleÅ»y przeprowadziç jeszcze wiele badaÅ‚
,
niÅ» w przypadku wykonywania ich
Sygna"y obu typów pojawia"y si´ w korze by okreĘliç, jaka aktywnoĘç komórek nerwo-
oddzielnie. Zakaz uŻywania przez
wzrokowej u"amek sekundy po zadzia"aniu wych odpowiada za powstawanie konkretne-
kierowców telefonów komórkowych
bodęca wzrokowego, podczas gdy sygna" go sygna"u fMRI w róŻnych warunkach. Na
podczas jazdy samochodem ma
fMRI osiąga" znaczący poziom dopiero po kil- przyk"ad ma"py, na których prowadzono do-
zatem podstawy neurofizjologiczne.
ku sekundach. Miejscowy potencja" polowy Ęwiadczenia, by"y uĘpione  kora wzrokowa
i sygna" fMRI utrzymywa"y si´ na wysokim przetwarza bowiem bodÄ™ce p"ynÄ…ce z siat- Muzycy s"uchajÄ…cy muzyki
w wi´kszym stopniu niÅ» inni
poziomie przez ca"y czas dzia"ania bodÄ™ca kówki oka, nawet gdy zwierz´ta (lub ludzi)
angaŻują obszary mózgu związane
wzrokowego. Natomiast potencja" czynno- podda si´ znieczuleniu ogólnemu. Badanie
z przetwarzaniem mowy.
Ęciowy, który zawsze by" mniejszy od miej- czuwajÄ…cych zwierzÄ…t moÅ»e daç odmienne
scowego potencja"u polowego, cz´sto po kil- rezultaty. Logothetis chce opracowaç meto-
Boczna strona kory potylicznej,
ku sekundach zanika", nawet jeĘli bodziec dy obrazowania oparte nie na pomiarze st´-
która uczestniczy w rozpoznawaniu
wzrokowy nadal oddzia"ywa". Zatem sygna" Żenia tlenu, ale innych cząsteczek, których
przedmiotów, reaguje raczej
fMRI zaleÅ»a" g"ównie od miejscowego poten- koncentracja lepiej odzwierciedla aktywnoĘç
na ich ogólny kszta"t niŻ na
cja"u polowego, ale narasta" powoli. elektryczną neuronów. poszczególne elementy sk"adowe.
GRUDZIEÄ„ 2001 ÂWIAT NAUKI 13
NEUROBIOLOGIA
SEONG-GI KIM i KAMIL UGURBIL
University of Minnesota