Neuroimagem funcional - Functional neuroimaging

Dados de ressonância magnética funcional

Neuroimagem funcional é o uso da tecnologia de neuroimagem para medir um aspecto da função cerebral, muitas vezes com o objetivo de compreender a relação entre a atividade em certas áreas do cérebro e funções mentais específicas. Ele é usado principalmente como uma ferramenta de pesquisa em neurociência cognitiva , a psicologia cognitiva , neuropsicologia e neurociência sociais .

Visão geral

Principais resoluções técnicas de imagem funcional do cérebro

Métodos comuns de neuroimagem funcional incluem

PET, fMRI, fNIRS e fUS podem medir mudanças localizadas no fluxo sanguíneo cerebral relacionadas à atividade neural. Essas alterações são chamadas de ativações . Regiões do cérebro que são ativadas quando um sujeito realiza uma tarefa específica podem desempenhar um papel nas computações neurais que contribuem para o comportamento. Por exemplo, a ativação generalizada do lobo occipital é tipicamente observada em tarefas que envolvem estimulação visual (em comparação com tarefas que não envolvem ). Esta parte do cérebro recebe sinais da retina e é acreditado para desempenhar um papel na percepção visual .

Outros métodos de neuroimagem envolvem o registro de correntes elétricas ou campos magnéticos, por exemplo, EEG e MEG. Métodos diferentes têm vantagens diferentes para a pesquisa; por exemplo, o MEG mede a atividade cerebral com alta resolução temporal (até o nível do milissegundo), mas é limitado em sua capacidade de localizar essa atividade. A fMRI faz um trabalho muito melhor de localizar a atividade cerebral para resolução espacial, mas com uma resolução de tempo muito menor, enquanto o ultrassom funcional (fUS) pode alcançar uma resolução espaço-temporal interessante (até 100 micrômetros, 100 milissegundos, a 15 MHz em modelos pré-clínicos) mas também é limitado pelo acoplamento neurovascular.

Recentemente, imagiologia de partículas magnéticas tem sido proposto como uma nova técnica de imagem sensível que tem resolução temporal suficiente para neuroimagiologia funcionais com base no aumento do volume de sangue cerebral. Os primeiros ensaios pré-clínicos demonstraram com sucesso imagens funcionais em roedores.

Tópicos de neuroimagem funcional

A medida usada em um estudo específico geralmente está relacionada à questão específica que está sendo abordada. As limitações de medição variam entre as técnicas. Por exemplo, o MEG e o EEG registram as flutuações magnéticas ou elétricas que ocorrem quando uma população de neurônios está ativa. Esses métodos são excelentes para medir o curso de tempo de eventos neurais (na ordem de milissegundos), mas geralmente ruins para medir onde esses eventos acontecem. PET e fMRI medem mudanças na composição do sangue próximo a um evento neural. Como as mudanças sanguíneas mensuráveis ​​são lentas (na ordem de segundos), esses métodos são muito piores para medir o curso de tempo de eventos neurais, mas geralmente são melhores para medir a localização.

Os "estudos de ativação" tradicionais se concentram na determinação de padrões distribuídos de atividade cerebral associados a tarefas específicas. No entanto, os cientistas são capazes de compreender mais profundamente a função cerebral estudando a interação de regiões distintas do cérebro, uma vez que grande parte do processamento neural é realizado por uma rede integrada de várias regiões do cérebro. Uma área ativa da pesquisa de neuroimagem envolve o exame da conectividade funcional de regiões do cérebro espacialmente remotas. As análises de conectividade funcional permitem a caracterização de interações neurais inter-regionais durante tarefas cognitivas ou motoras particulares ou apenas de atividade espontânea durante o repouso. FMRI e PET permitem a criação de mapas de conectividade funcional de distribuições espaciais distintas de regiões do cérebro correlacionadas temporalmente, chamadas redes funcionais. Vários estudos utilizando técnicas de neuroimagem também estabeleceram que áreas visuais posteriores em indivíduos cegos podem estar ativas durante a realização de tarefas não visuais, como leitura em Braille, recuperação de memória e localização auditiva, bem como outras funções auditivas.

Um método direto para medir a conectividade funcional é observar como a estimulação de uma parte do cérebro afetará outras áreas. Isso pode ser feito de forma não invasiva em humanos, combinando a estimulação magnética transcraniana com uma das ferramentas de neuroimagem, como PET, fMRI ou EEG. Massimini et al. ( Science , 30 de setembro de 2005) usou EEG para registrar como a atividade se espalha a partir do local estimulado. Eles relataram que no sono não REM , embora o cérebro responda vigorosamente à estimulação, a conectividade funcional é muito atenuada em relação ao seu nível durante a vigília. Assim, durante o sono profundo, "as áreas do cérebro não se comunicam".

Neuroimagem funcional baseia-se em dados de muitos outros do que as áreas neurociência cognitiva e neurociência sociais , incluindo outras ciências biológicas (como a neuroanatomia e neurofisiologia ), física e matemática , para desenvolver e refinar a tecnologia.

Crítica e interpretação cuidadosa

Os estudos de neuroimagem funcional devem ser cuidadosamente planejados e interpretados com cuidado. A análise estatística (muitas vezes utilizando uma técnica chamada de mapeamento estatístico paramétrico ) é muitas vezes necessário para que as diferentes fontes de activação no interior do cérebro podem ser distinguidas uma da outra. Isto pode ser particularmente difícil quando se considera os processos que são difíceis de conceituar ou não têm facilmente definível tarefa que lhes estão associados (por exemplo, a crença e consciência ).

A neuroimagem funcional de fenômenos interessantes costuma ser citada na imprensa. Em um caso, um grupo de proeminentes pesquisadores de neuroimagem funcional se sentiu compelido a escrever uma carta para o New York Times em resposta a um artigo de opinião sobre um estudo dos chamados neuropolíticos . Eles argumentaram que algumas das interpretações do estudo eram "cientificamente infundadas".

O Hastings Center publicou um relatório em março de 2014 intitulado "Interpretando Neuroimagens: Uma Introdução à Tecnologia e Seus Limites", com artigos de neurocientistas e bioeticistas renomados . O relatório explica resumidamente as tecnologias de neuroimagem e principalmente as críticas, mas também defende um pouco seu estado atual, importação e perspectivas.

Veja também

Referências

Leitura adicional

  • Cabeza, R., & Kingstone, K. (eds.) (2006). Handbook of Functional Neuroimaging of Cognition . MIT Press.
  • Cacioppo, JT, Tassinary, LG e Berntson, GG (2007). Handbook of Psychophysiology. Cambridge University Press.
  • Hillary, FG, & DeLuca, J. (2007). Neuroimagem funcional em populações clínicas .
  • Kanwisher, N., & Duncan, J. (2004). Neuroimagem Funcional da Cognição Visual .
  • Silbersweig, D., & Stern, E. (2001). Neuroimagem Funcional e Neuropsicologia Fundamentos e Práticas .
  • Thatcher, R, W. (1994). Neuroimagem funcional: fundamentos técnicos.

links externos