फंक्शनल मैग्नेटिक रेजोनेंस इमेजिंग

फंक्शनल मैग्नेटिक रेजोनेंस इमेजिंग (fMRI) शरीर में शारीरिक परिवर्तनों के दृश्य प्रतिनिधित्व के लिए चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग की एक विधि है। यह परमाणु चुंबकीय अनुनाद के भौतिक सिद्धांतों पर आधारित है। संकीर्ण अर्थ में, इस शब्द का उपयोग मस्तिष्क के सक्रिय क्षेत्रों की परीक्षा के संबंध में किया जाता है।

कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग क्या है?

चुंबकीय अनुनाद टोमोग्राफी (MRT) के आधार पर, भौतिक विज्ञानी केनेथ क्वांग ने विभिन्न मस्तिष्क क्षेत्रों में गतिविधि में परिवर्तन के दृश्य प्रतिनिधित्व के लिए कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद टोमोग्राफी (fMRI) का विकास किया। यह विधि मस्तिष्क रक्त प्रवाह में परिवर्तन को मापता है जो मस्तिष्क के संबंधित क्षेत्रों में गतिविधि के परिवर्तनों के साथ न्यूरोवस्कुलर युग्मन के माध्यम से जुड़ा हुआ है।

यह विधि ऑक्सीजन-गरीब और ऑक्सीजन युक्त रक्त के हीमोग्लोबिन में मापा हाइड्रोजन नाभिक के विभिन्न रासायनिक वातावरण का उपयोग करती है। ऑक्सीजन युक्त हीमोग्लोबिन (ऑक्सीहीमोग्लोबिन) डायमेग्नेटिक है, जबकि ऑक्सीजन रहित हीमोग्लोबिन (डीऑक्सीहीमोग्लोबिन) में पैरामैग्नेटिक गुण होते हैं। रक्त के चुंबकीय गुणों में अंतर को BOLD प्रभाव (Blood-Oxygenation-Level Dependent Effect) के रूप में भी जाना जाता है। मस्तिष्क में कार्यात्मक प्रक्रियाएं अनुभागीय छवियों की एक श्रृंखला के रूप में दर्ज की जाती हैं।

इस तरह, परीक्षण के विषय पर विशिष्ट कार्यों के माध्यम से व्यक्तिगत मस्तिष्क क्षेत्रों में गतिविधि में परिवर्तन की जांच की जा सकती है। इस पद्धति का उपयोग मूल रूप से मानसिक विकारों वाले व्यक्तियों की मस्तिष्क गतिविधियों के साथ स्वस्थ नियंत्रण व्यक्तियों में गतिविधि पैटर्न की तुलना करने के लिए बुनियादी अनुसंधान के लिए किया जाता है। व्यापक अर्थ में, कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद टोमोग्राफी शब्द में गतिज चुंबकीय अनुनाद टोमोग्राफी भी शामिल है, जो विभिन्न अंगों के गतिशील प्रतिनिधित्व का वर्णन करता है।

कार्य, प्रभाव और लक्ष्य

कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (MRT) का एक और विकास है। क्लासिक एमआरआई के साथ, संबंधित अंगों और ऊतकों की स्थिर छवियां प्रदर्शित की जाती हैं, जबकि एफएमआरआई तीन आयामी छवियों के माध्यम से मस्तिष्क में गतिविधि में परिवर्तन दिखाता है जब कुछ गतिविधियां की जाती हैं।

इस गैर-इनवेसिव प्रक्रिया की मदद से, मस्तिष्क को विभिन्न स्थितियों में मनाया जा सकता है। क्लासिक एमआरआई के साथ, माप का भौतिक आधार शुरू में परमाणु चुंबकीय अनुनाद पर आधारित है। हीमोग्लोबिन के प्रोटॉन के स्पिन एक स्थिर चुंबकीय क्षेत्र को लागू करके अनुदैर्ध्य रूप से संरेखित होते हैं। चुंबकीयकरण की इस दिशा में एक उच्च आवृत्ति वाले प्रत्यावर्ती क्षेत्र को अनुप्रस्थ रूप से लागू किया जाता है, जो स्थैतिक क्षेत्र के प्रतिध्वनि (लैमोर फ्रीक्वेंसी) तक चुंबकत्व के अनुप्रस्थ विक्षेपण को सुनिश्चित करता है। यदि उच्च आवृत्ति वाले क्षेत्र को बंद कर दिया जाता है, तो ऊर्जा जारी करते समय एक निश्चित समय लगता है, जब तक कि चुंबकीयकरण स्थिर क्षेत्र के साथ खुद को फिर से संरेखित नहीं करता है।

इस विश्राम का समय मापा जाता है। FMRI में, यह तथ्य कि डीऑक्सीहेमोग्लोबिन और ऑक्सीहीमोग्लोबिन को अलग-अलग चुंबकित किया जाता है, का शोषण किया जाता है। यह दोनों रूपों के लिए अलग-अलग मापा मूल्यों में परिणाम करता है, जिसे ऑक्सीजन के प्रभाव के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। हालाँकि, मस्तिष्क में शारीरिक प्रक्रियाओं के दौरान ऑक्सीओमोग्लोबिन के अनुपात के बाद से डीओक्सीहेमोग्लोबिन में लगातार परिवर्तन हो रहा है, सीरियल रिकॉर्डिंग को एफएमआरआई के हिस्से के रूप में किया जाता है, जो हर समय परिवर्तनों को रिकॉर्ड करता है। इस तरह, तंत्रिका कोशिका गतिविधियों को कुछ सेकंड के समय विंडो में मिलीमीटर परिशुद्धता के साथ प्रदर्शित किया जा सकता है। तंत्रिका गतिविधि का स्थान समय में दो अलग-अलग बिंदुओं पर चुंबकीय अनुनाद संकेत को मापकर प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया जाता है।

सबसे पहले, माप आराम की स्थिति में होता है और फिर एक उत्तेजित अवस्था में होता है। फिर रिकॉर्डिंग की तुलना एक सांख्यिकीय परीक्षण प्रक्रिया में की जाती है और सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण अंतर को स्थानिक रूप से सौंपा जाता है। प्रयोगात्मक उद्देश्यों के लिए, उत्तेजना को कई बार परीक्षण व्यक्ति को प्रस्तुत किया जा सकता है। इसका आमतौर पर मतलब है कि एक कार्य को कई बार दोहराया जाता है। बाकी चरण से माप परिणामों के साथ उत्तेजना चरण से डेटा की तुलना से अंतर की गणना की जाती है और फिर रेखांकन का प्रतिनिधित्व किया जाता है। इस प्रक्रिया से यह निर्धारित करना संभव था कि मस्तिष्क के कौन से क्षेत्र किस गतिविधि में सक्रिय हैं। इसके अलावा, मनोवैज्ञानिक रोगों और स्वस्थ मस्तिष्क में मस्तिष्क के कुछ क्षेत्रों के बीच के अंतर को निर्धारित किया जा सकता है।

बुनियादी अनुसंधान के अलावा, जो मनोवैज्ञानिक रोगों के निदान में महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि प्रदान करता है, इस पद्धति का उपयोग सीधे नैदानिक ​​अभ्यास में भी किया जाता है। एफएमआरआई के आवेदन का मुख्य नैदानिक ​​क्षेत्र मस्तिष्क ट्यूमर पर संचालन की तैयारी में भाषा-प्रासंगिक मस्तिष्क क्षेत्रों का स्थानीयकरण है। यह सुनिश्चित करना है कि ऑपरेशन के दौरान इस क्षेत्र को बड़े पैमाने पर बख्शा जाए। कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग के आवेदन के अन्य नैदानिक ​​क्षेत्र क्षीण चेतना वाले रोगियों के आकलन से संबंधित हैं, जैसे कोमा, वानस्पतिक अवस्था या एमसीएस (चेतना की न्यूनतम अवस्था)।

जोखिम, दुष्प्रभाव और खतरे

कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद टोमोग्राफी की महान सफलता के बावजूद, इस विधि को गंभीर रूप से इसके सूचनात्मक मूल्य के संदर्भ में भी देखा जाना चाहिए। कुछ गतिविधियों और संबंधित मस्तिष्क क्षेत्रों की सक्रियता के बीच आवश्यक संबंध निर्धारित किए जा सकते हैं। मनोवैज्ञानिक रोगों के लिए मस्तिष्क के कुछ क्षेत्रों का महत्व भी स्पष्ट हो गया है।

हालांकि, हीमोग्लोबिन की ऑक्सीजन एकाग्रता में केवल परिवर्तन यहां मापा जाता है। क्योंकि इन प्रक्रियाओं को मस्तिष्क के कुछ क्षेत्रों में स्थानीय किया जा सकता है, यह माना जाता है, न्यूरोवस्कुलर युग्मन के आधार पर, कि मस्तिष्क के इन क्षेत्रों को भी सक्रिय किया जाता है। इसलिए मस्तिष्क को सीधे सोचते हुए नहीं देखा जा सकता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि रक्त प्रवाह में परिवर्तन तंत्रिका गतिविधि के बाद कुछ सेकंड की विलंबता अवधि के बाद ही होता है। इसलिए, एक प्रत्यक्ष असाइनमेंट कभी-कभी मुश्किल होता है। अन्य गैर-इनवेसिव न्यूरोलॉजिकल परीक्षा विधियों पर एफएमआरआई का लाभ गतिविधियों का स्थानिक स्थानीयकरण बेहतर है।

हालाँकि, लौकिक रिज़ॉल्यूशन बहुत कम है। रक्त प्रवाह माप और हीमोग्लोबिन ऑक्सीकरण के माध्यम से न्यूरोनल गतिविधियों का अप्रत्यक्ष निर्धारण भी एक निश्चित अनिश्चितता पैदा करता है। चार सेकंड से अधिक की विलंबता अवधि मान ली जाती है। अभी तक यह जांच नहीं हो पाई है कि क्या विश्वसनीय तंत्रिका गतिविधियों को छोटी उत्तेजनाओं के साथ ग्रहण किया जा सकता है। हालांकि, कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग की तकनीकी अनुप्रयोग सीमाएं भी हैं, जो अन्य बातों के अलावा, इस तथ्य पर आधारित हैं कि बोल्ड प्रभाव न केवल रक्त वाहिकाओं द्वारा उत्पन्न होता है, बल्कि जहाजों से सटे सेल ऊतक द्वारा भी होता है।