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A técnica nova de MRI captura a imagem de um pensamento do cérebro

Uma equipe internacional dos pesquisadores com apoio parcial do instituto nacional da imagem lactente e da tecnologia biológica biomedicáveis (NIBIB) desenvolveu uma técnica nova de MRI que pudesse capturar uma imagem de um cérebro que pensa medindo mudanças na rigidez do tecido. Os resultados mostram que a função do cérebro pode ser seguida em uma escala de tempo de 100 milissegundos - 60 métodos do que precedentes das épocas mais rapidamente. A técnica podia derramar a luz nova na actividade neuronal alterada em doenças de cérebro.

O cérebro humano responde quase imediatamente aos estímulos, mas as técnicas de imagem lactente não invasoras não puderam manter o ritmo com o cérebro. Actualmente, diversos métodos não invasores da imagem lactente de cérebro medem a função do cérebro, mas todos têm limitações. O mais geralmente, os clínicos e os pesquisadores usam a ressonância magnética funcional (fMRI) para medir a actividade de cérebro através das flutuações em níveis do oxigênio do sangue. Contudo, muita informação vital da actividade de cérebro é perdida usando o fMRI porque os níveis do oxigênio do sangue tomam aproximadamente seis segundos para responder a um estímulo.

Desde meados de 1990 s, pesquisadores pôde gerar mapas da rigidez do tecido usando um varredor de MRI, com uma técnica não invasora chamada elastography da ressonância magnética (MRE). A rigidez do tecido não pode ser medida directamente, tão pelo contrário o uso MRE dos pesquisadores medir a velocidade em que as vibrações mecânicas viajam através do tecido. As vibrações movem-se mais rapidamente através de uns tecidos mais duros, quando as vibrações viajarem através de um tecido mais macio mais lentamente; conseqüentemente, a rigidez do tecido pode ser determinada. MRE é o mais de uso geral detectar o endurecimento do tecido do fígado mas tem sido aplicado mais recentemente a outros tecidos como o cérebro.

Este estudo tem o potencial revolucionar as doenças de cérebro do estudo dos cientistas da maneira. Desenvolver uma técnica nova de MRI confia pesadamente na física e os princípios do planejamento, que são as áreas em que os investigador de NIBIB primam. Os resultados seriam duros de conseguir sem a colaboração desta equipe dos peritos.”

Krishna Kandarpa, M.D., Ph.D., ciência do director de investigação e sentidos estratégicos, NIBIB

Sam Patz, Ph.D., um professor da radiologia na Faculdade de Medicina de Harvard e em um físico no departamento de Brigham e de hospital das mulheres da radiologia, explicado que seu plano inicial era usar MRE em combinação com um outro método de MRI para estudar o tecido da cicatriz no pulmão. “Eu não tive a experiência com MRE, assim que eu girei para meu colega que é um pioneiro em MRE, Dr. Ralph Sinkus,” disse Patz.

Sinkus, um professor da engenharia biomedicável na Faculdade Londres do rei e o autor co-correspondente da ciência avançam a publicação, Patz ajudado para estabelecer a imagem lactente do pulmão de MRE experimentam em seu laboratório de Boston. Enquanto a equipe estava trabalhando em lançar as experiências do pulmão, foram executado em complicações numerosas e decidido lhe era mais fácil de começar com o cérebro do rato. Devido a seus resultados emocionantes, a equipe continuou a estudar o cérebro do rato.

Patz e Sinkus foram entusiasmados com as primeiras imagens de MRE do cérebro do rato - era da qualidade excelente. “Nós observamos que o córtice auditivo, que um rato se usa para ouvir, era um bit mais duro do que outras peças do córtice. Nós procuraramos por uma resposta mas viemos acima de mãos vazias,” Patz indicado. “Nós supor que talvez o córtice auditivo tinha aumentado a circulação sanguínea devido ao ruído do varredor de MRI. A ideia era que os capilares do córtice auditivo estavam sob de alta pressão quando estimulados; similar a quando você gira sobre uma mangueira de jardim, a mangueira obtem mais dura.”

Patz continuou com experiências para confirmar a hipótese obstruindo um, ou ambas os canais de orelha de rato com um gel para abafar o ruído do varredor de MRI. “Os resultados eram dramáticos,” Patz exclamou. “Era claro que remover o estímulo conduziu a um tecido mais macio, e que a variação na rigidez era real.”

Inicialmente, tomou aos pesquisadores aproximadamente 20 minutos para obter uma varredura de MRE. A equipe foi referida que o tempo longo do estímulo conduziria a uma resposta reduzida após exposições prolongadas ou repetidas, um fenômeno nomeado como a habituação.

Junto Patz e Sinkus trabalharam para criar um protocolo novo de MRI para reduzir a necessidade por um tempo longo do estímulo, evitar a habituação. O método novo comuta entre "ON" e os estados do estímulo de "OFF" que são criados por um impulso elétrico entregado ao membro traseiro de um rato cada nove segundos. Duas imagens do cérebro do rato são geradas que correspondem a cada estado do estímulo e subtraídas para mostrar mudanças na rigidez do tecido. Nove segundos reservam bastante tempo para a circulação sanguínea nas áreas ativadas do cérebro para responder.

No início, a equipe pensou que as mudanças na rigidez do tecido eram devido às mudanças no fluxo sanguíneo, uma outra manifestação do que o fMRI tradicional detecta. Assim, decidiram comutar muito mais rapidamente entre os dois estados do estímulo do que o sistema do sangue poderia responder. Notàvel, os dados exibiram a mesma mudança robusta na rigidez após um um-segundo estímulo, e os pesquisadores concluíram as mudanças que tinham observado nos ratos não não tiveram nada fazer com circulação sanguínea.

Após este resultado, os colegas incitaram os pesquisadores tentar mesmo umas velocidades mais rápidas. Os resultados publicados mostram aproximadamente uma mudança de 10% na rigidez mesmo depois que os estados do estímulo foram variados cada 100 milissegundos. Estes resultados são os mais próximos aos pesquisadores da imagem lactente de cérebro do tempo real MRI conseguiram até agora.

Agora, o grupo está movendo-se sobre para executar um estudo similar em cérebros humanos saudáveis para estabelecer um protocolo robusto. Os resultados da preliminar dos cérebros humanos mostram alterações na rigidez do tecido nas épocas mais curtos que 24 milissegundos.

Uma vez que a tecnologia foi traduzida ao uso humano, os pares poderão investigar doenças de cérebro. A técnica podia fornecer maneiras novas de diagnosticar e de compreender a variação da actividade de cérebro nas doenças, tais como Alzheimer, demência, epilepsia, ou a esclerose múltipla.

Adicionalmente, a tecnologia pode igualmente ser aplicada às pacientes que sofre de cancro com grandes tumores cerebrais. Às vezes uma grande massa de tumor obstruirá a circulação sanguínea que o fMRI tradicional detecta, assim que não é possível obter uma boa imagem. Desde que os métodos novos não são pensados para confiar na circulação sanguínea, podem poder alcançar melhores imagens nestes pacientes e ajudá-las a informar estratégias do tratamento.