Tajemnicze fMRI

01-02-2012 Żadnych komentarzy

Cieszę się, że przyszło mi żyć w tych czasach. Coraz szybciej rozwijające się technologie pozwalają nam konstruować niesamowite narzędzia badawcze. Nauka nie musi opierać się już tylko na słownych debatach i teoretycznych rozważaniach – zaczynamy dogłębnie rozumieć otaczający nas świat, w tym także naturę człowieka. Zwiększamy znacznie siłę „szkiełka i oka” i to z dużą dozą niesamowitości, bo robimy to potężnym polem magnetycznym.

Ostatnie 10 lat XX wieku oznaczone zostało dekadą mózgu przez (o ironio!) prezydenta Georga Busha. Wyróżnienie to jest moim zdaniem medalem zbyt małym i przyznanym zbyt późno. Nie sposób jednak nie docenić tego gestu, zwłaszcza, że był to czas rozkwitu badań nad naszą szarą masą. Dynamiczny rozwój metody Rezonansu Magnetycznego (MRI), zaowocował odkryciem sposobu, by prócz dwuwymiarowych zdjęć ukazujących strukturę wnętrza ludzkiego ciała pokazać niemal na żywo pracę mózgu. Neuronaukowcy rzucili się na funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI) niczym na skrawki mózgu Einsteina. Jaki sposób przyjęli oni w badaniu człowieczych myśli?

Skaner fMRI

Niejeden. Ale najpopularniejszą techniką była i jest metoda opierająca się na sprawdzaniu poziomu utlenienia krwi karmiącej neurony (BOLD). Jeśli jakaś część mózgu jest aktywna, pracuje, analizuje, to potrzebuje energii – czyli tlenu. W wyniku tego rośnie poziom oksyhemoglobiny (hemoglobiny z tlenem), a maleje poziom deoksyhemoglobiny (hemoglobiny bez tlenu). Deoksyhemoglobina ma właściwości paramagnetyczne, które zmieniają sygnał MRI. Kontrast zmiany jest interpretowany, sprawdzany i jeśli wiatry statystyki są dla badaczy korzystne ukazuje, które partie mózgu są akurat aktywne.

Wyniki fMRI

Przykładowe wyniki fMRI - aktywność mózgu na widok twarzy lub domów

Ta prosta i genialna zarazem metoda pozwoliła nam osiągnąć niejeden sukces. Poprzednio na ten przykład opisywałem eksperyment w którym autorzy byli w stanie odtworzyć z samego zapisu aktywacji fMRI wygląd filmu oglądanego przez ochotnika. Łatwość pracy z danymi może jednak nieraz zwieść nas na manowce. Pokazał to dość dobitnie dr Bennett, który wykazał buzujące emocje w mózgu… martwej ryby. Mamy wspaniałą technologię, mamy masę pomysłów jak ją wykorzystać ale nie możemy zapominać, że jesteśmy naukowcami. Musimy być obiektywni. Warto więc przyjrzeć się nowym eksperymentom, które mogą podważać zasadność użycia omawianego narzędzia. Chociaż są mniej komiczne od analizującego zdjęcia łososia, nie są od niego mniej interesujące.

Jesteś w pracy. Siadasz za biurkiem a kubek kawy uśmiecha się do Ciebie przyjaźnie. Uruchomiona przeglądarka zaprasza Cię w odmęty Internetu, w które zanurzasz się bez końca, a ogłuszający warkot połączony z przeciągłym skrzeczącym rykiem towarzyszy Ci przez resztę dnia. Coś w tym opisie nie pasuje, racja? Co prawda uśmiechające się naczynia rzeczywiście nie należą do codzienności to jednak obezwładniające, słabe techno jest tutaj elementem wybijającym się. To co zupełnie wybiłoby nas z równowagi w normalnej, życiowej sytuacji jest cały czas obecne podczas badania fMRI. Pomiar aktywności ma bowiem miejsce w dość klaustrofobicznych warunkach, przy akompaniamencie dj’a prosto z Hadesu. Mała próbka możliwości tego uzdolnionego artysty poniżej.

Badania z wykorzystaniem fMRI dotyczą bardzo wielu dziedzin naszego życia. Jeśli jakiś wynik okaże się istotny statystycznie, jakaś część mózgu zaiskrzy tlenem, autorzy są dość frywolni z interpretacją wyników pisząc, że zaobserwowany efekt jest pewny i występuje w naturalnym środowisku. Przyznacie jednak, że trudno jest środowisko w skanerze nazwać naturalnym. Zgodził się z tym na pewno Bernhard Hommel. Razem ze współpracownikami postanowił sprawdzić jak potraktowanie ludzi przeraźliwie irytującym dźwiękiem fMRI wpłynie na ich kontrolę poznawczą.

Ochotnicy, podczas dwóch spotkań (jedno bez sesji dźwiękowej, drugie z wibrującym szumem) mieli wykonać proste zadania polegające na szybkim reagowaniu na odpowiedni bodziec czy testowaniu umiejętności przekierowania uwagi z jednego zadania na drugie lub chronienia wykonywanego zadania przed pojawiającymi się czynnikami, które mogłyby je zakłócić. Dla przykładu, w eksperymencie trzecim, badany był proszony o naciskanie „z” gdy na ekranie pojawi się zielona kulka, a „?” gdy okrąg będzie niebieski. Zadanie proste, jednak owale pojawiały się w losowych miejscach. W normalnych warunkach uwidacznia się tutaj efekt Simona: ochotnik powinien trochę szybciej zareagować na zieloną kulkę, gdy ta ukaże się po lewej stronie ekranu – bliżej „z”. Gdyby jednak pokazała się ona w prawej części „z” zostanie naciśnięte odrobinę później niż zwykle. Do jakich wniosków doszli autorzy? Dość zaskakujących.

W każdym sprawdzanym elemencie poznawczej kontroli szum puszczany w tle w mniejszym bądź większym stopniu… pomagał ochotnikom. Wykonując zadania w akompaniamencie wirujących magnesów radzili sobie lepiej, niż słuchając tylko ciszy. Może więc hałas był traktowany przez badanych jako dodatkowy dystraktor, który trzeba przezwyciężyć? W ten sposób mogli kierować więcej zasobów na kontrolę procesów poznawczych, przez co radzili sobie lepiej z przedstawionymi zadaniami. Tak czy inaczej każdy odbiegający od normy wynik, czy to lepszy, czy gorszy, podważa pomiary fMRI jako wyznacznika tego, co się z nami dzieje poza skanującą maszyną. A to nie koniec problemów.

51 pacjentów leczących się na depresję zostało zaproszonych na badania fMRI przez Irańskich badaczy. Korzystny wpływ pola magnetycznego na stan emocjonalny zdawał się występować u zwierząt – przyszła więc pora na eksperymenty na ludziach. Badani zostali podzieleni na trzy grupy: pierwsza z nich udała się na obrazowanie echoplanarne, druga na obrazowanie T1-zależne (są to standardowe metody wykorzystywane przy badaniach diagnostycznych fMRI), a trzecia kładła się w skanerze, gdzie wysłuchiwała tylko odtwarzanych dźwięków, które imitowały działanie maszyny. Czy osoby depresyjne wychodziły z włączonej maszyny płacząc ze szczęścia?

Niestety nie. Ale autorzy nie załamywali rąk i po dwóch tygodniach powrócili badając skuteczność leczenia odpowiednimi kwestionariuszami. Nadmieniam, że ochotnicy i tak byli już poddani leczeniu – brali SSRI – nie zdziwił więc badaczy fakt ogólnej poprawy samopoczucia. Intrygująca za to była różnica między grupami. Zgodnie z kwestionariuszami HAMD24 oraz BDI poziom depresji pierwszej i drugiej grupy obniżył się średnio o 35 – 39%, podczas gdy grupa poddana oszustwu poprawiła swoje notowania tylko o 15 – 19%. Różnica, mimo, że grupy były małe, okazała się istotna statystycznie. Mechanizm odpowiedzialny za ową poprawę nie jest do końca wyjaśniony. Autorzy próbują doszukiwać się podobieństw między badaniem fMRI a przezczaszkową stymulacją magnetyczną.

Wyniki te mają dość poważne implikacje. Z jednej strony, gdyby badanie fMRI rzeczywiście polepszało ludziom nastrój, wyobraźcie sobie łatwość z jaką znajdowano by ochotników do podobnych eksperymentów. Teraz autorzy badań oferują dolary – a mogliby oferować zadowolenie i szczęście. Z drugiej strony jak można traktować wyniki aktywności mózgu poważnie, gdy są mierzone narzędziem, które samo mózg aktywuje?

Hommel, B., Fischer, R., Colzato, L., van den Wildenberg, W., & Cellini, C. (2011). The effect of fMRI (noise) on cognitive control. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance DOI: 10.1037/a0026353
Neurosceptic

Vaziri-Bozorg SM, Ghasemi-Esfe AR, Khalilzadeh O, Sotoudeh H, Rokni-Yazdi H, Ghanaati H, Firouznia K, Sharifi V, Tabatabayee M, Kooraki S, & Shakiba M (2011). Antidepressant effects of magnetic resonance imaging-based stimulation on major depressive disorder: a double-blind randomized clinical trial. Brain imaging and behavior PMID: 22069111
Neurosceptic

Strzałka do ikon

Zostaw odpowiedź

Adres nie będzie opublikowany. Wymagane pola oznaczone *

*

Możesz użyć poniższych znaczników: HTML <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>