Magnetoencefalografie

Magnetoencefalografie studuje magnetickou aktivitu mozku. Spolu s dalšími metodami se používá k modelování mozkových funkcí. Tato technika se používá hlavně ve výzkumu a plánování obtížných neurochirurgických zásahů do mozku.

Co je magnetoencefalografie?

Magnetoencefalografie, také nazývaná MEG je vyšetřovací metoda, která určuje magnetickou aktivitu mozku. Měření se provádí pomocí externích senzorů, tzv. SQUID. SQUID pracují na základě supravodivých cívek a mohou zaznamenávat nejmenší změny v magnetickém poli. Supravodič vyžaduje teplotu, která je téměř absolutní nula.

Toto chlazení lze dosáhnout pouze kapalným heliem. Magnetoencefalografy jsou velmi drahá zařízení, zejména proto, že k provozu každého měsíce je zapotřebí asi 400 litrů kapalného helia. Hlavní oblastí použití této technologie je výzkum. Témata výzkumu jsou například objasnění synchronizace různých oblastí mozku během pohybových sekvencí nebo objasnění vývoje třesu. Magnetoencefalografie se také používá k identifikaci oblasti mozku zodpovědné za existující epilepsii.

Funkce, účinek a cíle

Magnetoencefalografie se používá k měření malých změn v magnetickém poli, které se vytvářejí během neuronální aktivity mozku. Při přenosu stimulu jsou v nervových buňkách stimulovány elektrické proudy.

Každý elektrický proud vytváří magnetické pole. Různá aktivita nervových buněk vytváří vzor aktivity. Existují typické vzorce aktivity, které charakterizují funkci jednotlivých oblastí mozku při různých činnostech. V přítomnosti nemocí však mohou vzniknout odlišné vzorce. Ve magnetoencefalografii jsou tyto odchylky detekovány malými změnami magnetického pole.

Magnetické signály mozku generují elektrické napětí ve cívkách magnetoencefalografu, které se zaznamenávají jako měřená data. Magnetické signály v mozku jsou ve srovnání s vnějšími magnetickými poli extrémně malé. Jsou v rozmezí několika femtotesly. Magnetické pole Země je již 100 milionůkrát silnější než pole vytvářená mozkovými vlnami.

To ukazuje výzvy magnetoencefalografu při jejich ochraně před vnějšími magnetickými poli. Magnetoencefalograf je proto zpravidla instalován v elektromagneticky stíněné kabině. Tam je tlumen vliv nízkofrekvenčních polí z různých elektricky ovládaných objektů. Tato stínící komora navíc chrání před elektromagnetickým zářením.

Fyzikální princip stínění je také založen na skutečnosti, že vnější magnetická pole nejsou tak závislá na umístění jako magnetická pole vytvářená mozkem. Intenzita magnetických signálů mozku se kvadraticky snižuje se vzdáleností. Pole, která jsou méně závislá na umístění, mohou být potlačena cívkovým systémem magnetoencefalografu. To platí také pro magnetické signály ze srdečních rytmů. Ačkoli je magnetické pole Země poměrně silné, nezasahuje do měření.

To vyplývá ze skutečnosti, že je velmi konstantní. Vliv magnetického pole Země je patrný pouze tehdy, když je magnetoencefalograf vystaven silným mechanickým vibracím. Magnetoencefalograf dokáže neprodleně zaznamenat celkovou aktivitu mozku. Moderní magnetické encefalografy obsahují až 300 senzorů.

Mají helmu podobný vzhled a jsou umístěny na hlavu pro měření. V magnetoencefalografech se rozlišuje mezi magnetometry a gradiometry. Zatímco magnetometry mají 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 malou prostorovou závislostí jsou potlačena ještě před měřením.

V oblasti senzorů již existuje nový vývoj. Byly tedy vyvinuty mini-senzory, které fungují také při pokojové teplotě a mohou měřit síly magnetického pole až do picotesly. Důležitými výhodami magnetoencefalografie je její vysoké časové a prostorové rozlišení. Časové rozlišení je lepší než milisekunda. Další výhodou magnetoencefalografie oproti EEG (elektroencefalografie) je její snadné použití a numericky jednodušší modelování.

Zde najdete své léky

Rizika, vedlejší účinky a nebezpečí

Při použití magnetoencefalografie nelze očekávat žádné zdravotní problémy. Tento postup lze použít bez rizika. Je však třeba poznamenat, že kovové části těla nebo tetování s barevnými pigmenty obsahujícími kovy mohou ovlivnit výsledky měření během měření.

Kromě některých výhod oproti EEG (elektroencefalografie) a dalších metod pro zkoumání funkce mozku má také své nevýhody. Vysoké rozlišení času a prostoru se jasně ukazuje jako výhoda. Je to také neinvazivní neurologické vyšetření. Hlavní nevýhodou je však nejednoznačnost inverzního problému. V případě inverzního problému je výsledek znám. Příčina, která k tomuto výsledku vedla, je však do značné míry neznámá.

Pokud jde o magnetoencefalografii, tato skutečnost znamená, že měřenou aktivitu mozkových oblastí nelze jednoznačně přiřadit k funkci nebo poruše. Úspěšné přiřazení je možné pouze v případě, že se použije dříve vypracovaný model.Správného modelování jednotlivých mozkových funkcí lze dosáhnout pouze spojením magnetoencefalografie s jinými funkčními vyšetřovacími metodami.

Těmito metabolicky funkčními metodami jsou funkční magnetická rezonance (fMRI), blízká infračervená spektroskopie (NIRS), pozitronová emisní tomografie (PET) nebo jednofotonová emisní počítačová tomografie (SPECT). Jedná se o zobrazovací nebo spektroskopické metody. Kombinace jejich výsledků vede k pochopení procesů probíhajících v jednotlivých oblastech mozku. Další nevýhodou MEG je vysoký nákladový faktor procesu. Tyto náklady vyplývají z potřeby použít velké množství kapalného helia v magnetoencefalografii k udržení supravodivosti.