Hoe meten we hersenactiviteit met een MRI-scanner?

In het Donders Instituut gebruiken we functionele MRI om hersenactiviteit in kaart te brengen. Dit doen we door de toename in zuurstofrijk bloed te meten die gepaard gaat met neuronale activiteit.

This post is also available in Engels.

Je kent ze vast wel: die mooie breinplaatjes met gekleurde ‘blobs’ die neurowetenschappers gebruiken om hersenactiviteit te laten zien. Dergelijke plaatjes worden gemaakt met behulp van functionele MRI (fMRI; Magnetic Resonance Imaging). Ook op het Donders Instituut maken we hier veel gebruik van. Maar waarom doen we dit met een MRI-scanner, en hoe werkt dit eigenlijk?

Meten welke hersengebieden actief zijn

In het Donders Instituut onderzoeken we hoe cognitie en gedrag (bv. waarneming, het geheugen, of het maken van beslissingen) werken in het brein. Vaak doen we dit door proefpersonen een taakje te laten doen en te kijken of bepaalde gebeurtenissen (bv. het waarnemen van een stimulus, of het maken van een beslissing) samengaan met meer hersenactiviteit in een bepaald gebied. Zo kunnen we afleiden of dit hersengebied een bepaalde rol speelt bij het gedrag dat we proberen te begrijpen.

Een indirecte meting van hersenactiviteit: zuurstof in het bloed

Hoewel we geïnteresseerd zijn in hersenactiviteit, meet de MRI-scanner in feite zuurstof in het bloed. Deze twee hangen echter sterk met elkaar samen.

Zoals je misschien weet communiceren hersencellen (neuronen) met elkaar door middel van elektrische en chemische signalen. Om deze signalen te versturen hebben neuronen energie en zuurstof nodig en dit moet worden aangeleverd via het bloed. Wanneer een groep neuronen actief wordt, reageert het lichaam daarop door een hoop zuurstofrijk bloed naar dat hersengebied te sturen. Het lichaam levert zelfs zoveel zuurstofrijk bloed aan, dat er een overschot aan zuurstofrijkbloed ontstaat: er is daardoor een netto toename van zuurstofrijk bloed. Deze relatie tussen neuronale activiteit en zuurstofrijk bloed wordt ook wel de Blood Oxygenation-Level Dependent (BOLD) response genoemd.

Deze BOLD-response is wat we meten met fMRI: het is dus een indirecte meting van hersenactiviteit1.

Met je brein in een grote magneet

Maar hoe kunnen we deze toename in zuurstofrijk bloed meten? Hiervoor maken we gebruik van de magnetische eigenschappen van zuurstofrijk en zuurstofarm bloed. Zuurstofarm bloed is namelijk erg gevoelig voor magnetische velden en zuurstofrijk bloed heeft dit veel minder. Dit verschil kunnen we meten wanneer we mensen in een grote elektromagneet stoppen: dit is de ronde buis van de MRI-scanner waar je in komt te liggen. Zo kunnen we onderscheid maken tussen hersengebieden waar meer of juist minder zuurstofrijk bloed aanwezig is, en dus afleiden waar er meer of minder hersenactiviteit plaatsvindt.

Een MRI-scanner in het Donders Instituut

Hopelijk begrijp je nu waarom en hoe we hersenactiviteit meten met de MRI-scanner. Lijkt het jou leuk om dit eens in het echt te ervaren? Schrijf je dan in voor een MRI-onderzoek!

1Zuurstof in het bloed wordt niet alleen beïnvloed door hersenactiviteit, maar ook door andere fysiologische processen. Daarom nemen onderzoekers vaak ook allerlei andere metingen in hun analyses mee, zoals hartslag en ademhaling.

Credits
Auteur: Felix Klaassen
Buddy: Marlijn ter Bekke
Redactie: Brittany van Beek
Vertaling: Ellen Lommerse
Redactie vertaling: Christienne Damatac
Uitgelichte afbeelding verkregen met behulp van Neurosynth

Nieuwsgierig hoe het MRI-lab van het Donders eruitziet? Bekijk dan dit filmpje:

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.

Categories