Magnetoencefalografie zkoumá magnetickou aktivitu mozek. Spolu s dalšími metodami se používá k modelování mozek funkce. Tato technika se používá hlavně při výzkumu a plánování náročných neurochirurgických postupů na mozek.
Co je to magnetoencefalografie?
Magnetoencefalografie studuje magnetickou aktivitu mozku. Spolu s dalšími metodami se používá k modelování mozkových funkcí. Magnetoencefalografie, známá také jako MEG, je vyšetřovací metoda, která určuje magnetickou aktivitu mozku. V tomto procesu je měření prováděno externími senzory zvanými SQUIDs. SQUID fungují na bázi supravodivých cívek a mohou registrovat nejmenší změny magnetického pole. Supravodič vyžaduje teplotu blízkou absolutní nule. Tohoto ochlazení lze dosáhnout pouze kapalným héliem. Magnetoencefalografy jsou velmi nákladná zařízení, zejména proto, že pro jejich provoz je nutný měsíční vstup asi 400 litrů tekutého hélia. Hlavní oblastí použití této technologie je výzkum. Tématy výzkumu jsou například objasnění synchronizace různých oblastí mozku během pohybových sekvencí nebo objasnění vývoje tremor. Kromě toho se magnetoencefalografie také používá k identifikaci oblasti mozku odpovědné za přítomnost epilepsie.
Funkce, účinek a cíle
Magnetoencefalografie se používá k měření malých změn magnetického pole produkovaných během neuronální aktivity mozku. Elektrické proudy jsou excitovány v neuronech během přenosu stimulu. Každý elektrický proud generuje magnetické pole. V tomto procesu je vzor aktivity tvořen odlišnou aktivitou nervových buněk. Existují typické vzorce činnosti, které charakterizují funkci jednotlivých oblastí mozku během různých činností. V přítomnosti nemocí však mohou nastat odchylné vzorce. Tyto odchylky jsou detekovány v magnetoencefalografii mírnými změnami magnetického pole. V tomto procesu vytvářejí magnetické signály z mozku elektrické napětí v cívkách magnetoencefalografu, které se zaznamenávají jako naměřená data. Magnetické signály v mozku jsou ve srovnání s vnějšími magnetickými poli extrémně malé. Jsou v rozmezí několika femtotesla. Zemské magnetické pole je již 100 milionůkrát silnější než pole generované mozkovými vlnami. To ukazuje výzvy magnetoencefalografu chránit je před vnějšími magnetickými poli. Proto je magnetoencefalograf obvykle umístěn v elektromagneticky stíněné kabině. Tam je zeslaben vliv nízkofrekvenčních polí z různých elektricky ovládaných objektů. Tato stínící komora navíc chrání před elektromagnetické záření. Fyzikální princip stínění je také založen na skutečnosti, že vnější magnetická pole nemají tak velkou prostorovou závislost jako magnetická pole generovaná mozkem. Intenzita magnetických signálů mozku tedy kvadraticky klesá se vzdáleností. Pole s nižší prostorovou závislostí lze potlačit systémem cívek magnetoencefalografu. To platí také pro magnetické signály srdečních tepů. Přestože je magnetické pole Země poměrně silné, nemá také rušivý vliv na měření. To vyplývá ze skutečnosti, že je velmi konstantní. Teprve když je magnetoencefalograf vystaven silným mechanickým vibracím, je patrný vliv zemského magnetického pole. Magnetoencefalograf je schopen zaznamenat celkovou aktivitu mozku bez jakéhokoli časového zpoždění. Moderní magnetoencefalografy obsahují až 300 senzorů. Vypadají jako helma a jsou umístěny na hlava pro měření. Magnetoencefalografy se dělí na magnetometry a gradiometry. Zatímco magnetometry mají jednu snímací cívku, gradiometry obsahují dvě snímací cívky od sebe vzdálené 1.5 až 8 cm. Stejně jako stínící komora mají obě cívky účinek, že magnetická pole s nízkou prostorovou závislostí jsou potlačena ještě před měřením. V oblasti senzorů již existuje nový vývoj. Například byly vyvinuty miniaturní senzory, které mohou pracovat také při pokojové teplotě a měřit intenzitu magnetického pole až na jednu picoteslu. Důležitými výhodami magnetoencefalografie jsou její vysoké časové a prostorové rozlišení, takže časové rozlišení je lepší než jedna milisekunda. Další výhody magnetoencefalografie oproti EEG (elektroencefalografie) jsou jeho snadné použití a numericky jednodušší modelování.
Rizika, vedlejší účinky a nebezpečí
Ne zdraví při použití magnetoencefalografie se očekávají problémy. Postup lze použít bez rizika. Je však třeba poznamenat, že kovové části těla nebo tetování s barevnými pigmenty obsahujícími kovy by mohly ovlivnit výsledky měření během měření. Kromě některých výhod oproti EEG (elektroencefalografie) a další metody zkoumání funkce mozku, má také nevýhody. Vysoké časové a prostorové rozlišení se jasně ukazuje jako výhoda. Kromě toho se jedná o neinvazivní neurologickou vyšetřovací metodu. Největší nevýhodou je však nejedinečnost inverzního problému. V inverzním problému je znám výsledek. Příčina, která vedla k tomuto výsledku, je však do značné míry neznámá. Pokud jde o magnetoencefalografii, tato skutečnost znamená, že měřenou aktivitu oblastí mozku nelze jednoznačně přiřadit funkci nebo poruše. Úspěšné přiřazení je možné pouze v případě, že je dříve zpracovaný model správný. Správného modelování jednotlivých mozkových funkcí však lze dosáhnout pouze spojením magnetoencefalografie s jinými funkčními vyšetřovacími metodami. Tyto metabolické funkční metody jsou funkční magnetická rezonance (fMRI), blízká infračervená spektroskopie (NIRS), pozitronová emisní tomografie (PET) nebo emise jednoho fotonu počítačová tomografie (SPECT). Jedná se o zobrazovací nebo spektroskopické techniky. Kombinace jejich výsledků vede k pochopení procesů probíhajících v jednotlivých oblastech mozku. Další nevýhodou MEG je vysoká cena procedury. Tyto náklady vyplývají z použití velkého množství kapalného hélia nezbytného v magnetoencefalografii k udržení supravodivosti.
