RM Funcional ou de Activação Cerebral Sofia Brandão Neurofisiologia 2009.
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RM Funcional ou de Activação Cerebral Sofia Brandão Neurofisiologia 2009
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RM Funcional ou de Activação Cerebral
Sofia BrandãoNeurofisiologia 2009
Visualização da activação cerebral – locais de maior consumo energético.
RM Funcional
Hemisférios Cerebrais, vista superior
1.Sulco Central 2.Giro Pré-central 3.Giro Pós-central 4.Sulco Pré-central 5.Sulco Pós-central 6.Giro Frontal Médio 7.Giro Frontal Superior 8.Lóbulo Parietal Superior 9.Giro Occipital 10.Cisura Longitudinal
RM Funcional, técnica BOLD
Magnetic properties of oxyhemoglobin and
deoxyhemoglobin L. Pauling and C. Coryell, PNAS USA 22:210-216 (1936)
BOLD effects in vivoS. Ogawa, et al., MRM, 14:68-78 (1990)
BOLD activation experimentsK. K. Kwong, et al., PNAS USA, 89:5675-5679 (1992)
S. Ogawa, et al., PNAS USA, 89:5951-5955 (1992)
P. A. Bandettini, et al., MRM, 25:390-397 (1992)
J. Frahm, et al., JMRI, 2:501-505 (1992)
Um dos métodos não invasivos para identificar e avaliar propriedades do funcionamento cerebral
Os primeiros trabalhos nesta área mostram que a fMRI é capaz de detectar áreas cerebrais com alterações “no funcionamento” durante a realização de uma tarefa específica.
O exame de consiste na aquisição de séries de imagens do cérebro em períodos em que o paciente está em repouso e em períodos em que o paciente “sofre” uma estimulação em áreas sensitivas/motoras/cognitivas do encéfalo
RM Funcional, técnica BOLD
Aquisição de imagens em vários ciclos de estimulação e repouso - para um processamento estatístico posterior - que determinará as áreas do cérebro responsáveis pelo controlo da área estimulada.
Estas regiões recebem um de fluxo sanguíneo que o necessário para suprir as necessidades de oxigénio no tecido em período de repouso.
Através de um processamento estatístico é possível detectar que áreas do cérebro são responsáveis pela resposta ao estímulo emitido.
RM Funcional, técnica BOLD
Permite mapear áreas do cérebro para planeamento cirúrgico, de forma a evitar que numa cirurgia no cérebro se faça exérese de partes do tecido nervoso responsáveis pela parte sensitiva e motora.
MAV, epilepsia
RM Funcional, técnica BOLD
Mecanismo da RMf pela técnica BOLD
Actividade Cerebral
Consumo de O2 CBF
OxihemoglobinaDesoxihemoglobina
Susceptibilidade Magnética
T2*
Intensidade sinal
Menos desoxihemoglobina como resultado de um aumento no fluxo resulta num aumento no sinal (BOLD effect)
RM Funcional, técnica BOLD
Propriedades Magnéticas da Oxihemoglobina e Desoxihemoglobina
Deoxyhemoglobin: paramagnetic (c > 0) paramagnetic with respect to the surrounding tissue
Oxyhemoglobin: diamagnetic (c < 0) isomagnetic with respect to the surrounding tissue
22HbOOHb
Oxihemoglobina e Desoxihemoglobina na rede capilar e veias durante
a activação cerebral
Oxyhemoglobina Deoxyhemoglobina
Repouso Activação
Fluxo sanguíneo normal Fluxo sanguíneo aumentado
OxihemoglobinaDesoxihemoglobina
Efeitos T2* em fMRI
excitação recepção
sin
al (S
) acçãorepouso
TE t
Séries de Activação e Mapas de Activação
Off Off Off OffOn On On On
Scan Number
Sig
nal
In
ten
sity
Desafios na RMf
Sensibilidade (relação contraste-ruído) A mudança no sinal BOLD é ~1-2% em 1.5 T
As pulsações fisiológicas (cardíaca e respiratória), os
movimentos da cabeça e a instabilidade instrumental podem
causar artefactos
Especificidade Localização da activação – neurónios
Artefactos de Susceptibilidade Magnética
Resolução Temporal Limitada pela função impulso-resposta BOLD, pela
matriz, tempos de relaxamento protónicos, etc…
Resolução Espacial Limitada pela relação sinal-ruído, etc…
Ruído Acústico
Desafios na RMf
Imagens Multi-Slice EPI originais
Pouco detalhe anatómicoResolução Temporal ++
Mapas de Activação sobrepostos às Imagens Anatómicas
Desenhos experimentais em RMf
Diagrama de Blocos em fMRI
Event-Related fMRI
Repouso
Tarefa
20-60s
8-12s
Adquirir imagens de resolução
128x128 pixels em 3 seg
Métodos de Análise dos dados em RMf
Testes de Hipótesest-test, cross-correlation, GLM, etc.
Data-driven Análise de Componentes Principais (ACP), Análise de
Componentes Independentes (ACI), e Análise de
Clusters
EXEMPLOS
Estímulos Visuais
Mapas de Activação Visual
Avaliação pré-operatória de LOE
Áreas motoras mão dta e esqÁrea Linguagem e relação com o tumor
A recent study of spatial working memory (Osmon, Zigun, Suchy, & O'Reilly) found differences in frontal, occipital, and parietal activation associated with gender. These differences suggested that men, typically better at spatial tasks, had more frontal relative to occipital activation while women had the opposite relationship.
