ENGINEERINGNET -- Dit maakt de functionele MRI (fMRI) de komende jaren steeds krachtiger, en zal leiden tot tools die bruikbaar zijn voor cognitieve neurowetenschap. Dit stelt prof. David Norris in zijn intreerede als hoogleraar Neuroimaging aan de Nederlandse Universiteit Twente, op 13 september.
In de twintig jaar dat fMRI (functional Magnetic Resonance Imaging) bestaat, is de ontwikkeling snel gegaan: van aanvankelijk het identificeren van actieve hersengebieden, tot complexere analyse van de verbindingen en knooppunten in de hersenen.
Norris beschrijft in zijn intreerede dat hieraan een steeds beter begrip van de onderliggende biofysica ten grondslag ligt, maar ook de snelle technische ontwikkeling: scanners met grotere magneetvelden, betere beeldbewerkingstechnieken en algoritmen.
Daarmee wil hij een stap verder gaan dan alleen localiseren welke delen van het brein actief zijn. De uitdaging is: hoe zijn de gebieden structureel én functioneel met elkaar verbonden? Hoe zien de netwerken in ons brein eruit?
Al in de 19de eeuw werd waargenomen dat hersengebieden die functioneel actief zijn, een toename in bloedstroming te zien geven. Met fMRI is daarbij de verandering in het zuurstofgehalte van bloed in beeld te brengen.
Hemoglobine, de stof die zuurstof in bloed vervoert, bestaat als oxyhemoglobine (zuurstof is er nog aan gekoppeld) en deoxyhemoglobine (zuurstof is losgelaten), met ieder verschillende magnetische eigenschappen.
Complicerende factor bij het interpreteren van de scans is onder meer dat er verschillende fysiologische mechanismen tegelijk actief zijn, die het deoxyhemoglobine-gehalte tegelijkertijd doen af- en toenemen.
Een van de remedies, om de nauwkeurigheid te vergroten, is geweest om de magnetische veldsterkte op te voeren, beschrijft Norris, inmiddels zijn er MRI-scanners met een magneetveld van 7 Tesla.
Tegelijk is ook de snelheid waarmee plakjes kunnen worden afgebeeld, drastisch toegenomen: het hele brein in drie seconden, met een nauwkeurigheid van 1 millimeter.
De functionele connecties tussen delen van het brein zijn ook via de bloedstroming te registreren. Maar ook voor de structurele en anatomische connecties biedt MRI mogelijkheden.
Daarbij wordt de verplaatsing van watermoleculen gemeten, veroorzaakt door de ‘witte stof’ van zenuwvezels. Deze techniek heet Diffusion Weighted Imaging (DWI).
Gecombineerd leveren de technieken een schat aan nieuwe informatie over de netwerken in de hersenen, en ook over de knooppunten die veel verbindingen hebben, de ‘hubs’.
Niet alleen ‘bekende netwerken’ zijn op deze manier aangetoond, ook netwerken die weliswaar plausibel zijn vanuit de neurowetenschap, maar die nog nooit waren gemeten.
Het nieuwe Centre for Medical Imaging dat naar de UT-campus komt, zal volgens Norris straks uitgebreide mogelijkheden bieden om de samenwerking op het gebied van fMRI te vergroten. Hij is ook verbonden aan het FC Donders Instituut in Nijmegen.
(GL)
