This post is also available in Engels.
Dit blog is deel van een Donders Wonders serie over methodes die we inzetten bij het onderzoeken van het brein. In dit deel kijken we naar hoe magnetic resonance imaging, kort MRI, gebruikt kan worden om de anatomie, verbindingen en chemie van het brein te bestuderen.
Wikimedia commons.
Een structurele MRI om de anatomie van het brein te bestuderen
Om te begrijpen hoe we de structuur van het brein in beeld kunnen brengen moeten we kijken naar de cellen in de hersenen: neuronen. Deze bestaan voornamelijk uit een cellichaam (de soma) en de staart die functioneert als een soort kabel, genaamd het axon. Het axon verbindt een neuron met andere neuronen en kunnen heel lang zijn. Het weefsel in het brein waar vooral cellichamen zitten noemen we de grijze stof en het weefsel waar vooral al die axonen, oftewel verbindingen, bevinden noemen we witte stof. Ter bescherming zijn er ook ruimtes in en rondom het brein met cerebrospinale vloeistof, oftewel hersenvocht.
Als we een structurele MRI-scan maken, meten we de reactie van watermoleculen op het magnetisch veld van de scanner. Omdat deze verschillende soorten weefsels verschillende hoeveelheden water bevatten kunnen we ze onderscheiden in het beeld dat we krijgen.
Een diffusie-MRI om verbindingen in het brein in beeld te brengen
Een structurele scan kan wel witte stof in beeld brengen, maar geeft niet aan hoe deze vezelbanen lopen en ook niet in welke richting ze gaan. Hiervoor gebruiken we een diffusie MRI-scan. In witte stof bewegen watermoleculen meer in de richting van een axon dan op een andere manier, terwijl in grijze stof en hersenvocht de watermoleculen meer alle kanten op gaan. Een diffusie-scan meet deze diffusie- (stromings-) richting van water moleculen in het brein om de locatie, diameter en oriëntatie van de witte stof banen en daarmee de fysieke verbindingen tussen hersengebieden in kaart te brengen. Op het onderstaande beeld zie je hoe verschillende banen met verschillende kleuren zijn aangegeven.
Magnetische Resonantie Spectroscopie om de chemie in de hersenen
De activiteit in het brein is niet alleen afhankelijk van bloedtoevoer en bestaat niet enkel uit elektrische signalen, maar ook uit chemische signalen. Deze stofjes in je brein, metabolieten genaamd, kunnen we meten met een magnetische resonantie spectroscopie (MRS). Dit kunnen we alleen niet doen voor het hele brein in één keer zoals bij andere methodes. In plaats daarvan kiezen we een kleiner hersengebied waar we geïnteresseerd in zijn en MRS stelt ons in staat het verschil in hoeveelheden van metabolieten daar vast te stellen. Dit omdat de metabolieten elk een ander signaal afgeven (resoneren) in reactie op het magnetische veld: de chemische verschuiving. MRS wordt gebruikt om metabolieten te meten die we niet kunnen meten met Positron Emissie Tomografie, oftewel PET (waarover meer in een later blog in deze serie). In plaats van kleurige plaatjes, geeft de MRS–methode ons een grafiek met piekjes van de chemische verschuiving van de metabolieten die we kunnen meten. Naast deze spectografie, is er een plaatje van waar in het brein deze meting gedaan is.
Auteur: Viola Hollestein
Buddy: Rebecca Calcott
Redactie: Christienne Damatac
Vertaling: Floortje Bouwkamp
Redactie vertaling: Felix Klaassen
Beeld van Robina Weermeijer via Unsplash