Aivojen kuvantamista ja stimulointia

Ekskursiolla 29.3. käytiin tutustumassa aivo- ja sydänkuvantamisen menetelmiin biosähkömagneettisessa tutkimusyksikössä Biomagissa. Kuvantamismenetelmiä voidaan käyttää tutkimuksessa esimerkiksi aistiaivokuoren toiminnan tai lääkeainevaikutusten mittaamiseen. Potilastyössä niitä voidaan käyttää toiminnallisten aivoalueiden määrittämiseen esimerkiksi ennen kirurgisia operaatioita. Aivojen kuvantamislaitteiden suorituskykyä voidaan esittää sekä näytteenottotaajuudella että näytteenottokanavien lukumäärällä.

Magnetoenkefalografia (MEG) on passiivinen mittausmenetelmä, jossa mitataan hermoston sähköisten impulssien indusoimien magneettikenttien voimakkuuksia. Näin syntyneet magneettikentät ovat heikkoja (femtoteslojen mittaluokkaa), joten ulkoisten häiriötekijöiden eliminointi on tärkeää esimerkiksi sijoittamalla mittauslaite magneettikentiltä suojattuun huoneeseen. Satunnaiskohinaa voidaan eliminoida testituloksista tilastollisesti toistamalla testiä peräkkäin ja keskiarvottamalla saadut signaalivasteet. Tämä toisaalta vaatii, että testiärsykkeen täytyy olla helposti toistettavissa. Passiivisena mittausmenetelmänä MEG on mittauksen kohteelle täysin vaaraton.

Infrapunavaloon perustuvalla optisella tähystyksellä (NIRSI) aivoja valaistaan ulkoisesti lähi-infrapuna-alueella olevalla valolla, ja ulostulevan valon perusteella mitataan aivokuorella tapahtuvia veren hemoglobiinin muutoksia, jotka kertovat aivosolujen toiminnasta eri alueilla. Menetelmää voidaan käyttää samanaikaisesti elektroenkefalografian (EEG) kanssa, jossa aivosähköistä toimintaa mitataan kallojen pinnalle kiinnitettyjen elektrodien avulla.

Aivojen toiminnan passiivisen mittaamisen lisäksi aivoja voidaan stimuloida ulkoisella magneettikentällä (TMS), jolla saadaan indusoitua halutulle aivokuoren alueelle signaali. Menetelmää voidaan käyttää apuna aivokuoren toiminnallisten alueiden paikantamiseen. Puheentutkimuksessa aivokuoren tiettyjen alueiden stimuloimisella voidaan myös estää puheen muodostamista. Aktiivisesta luonteestaan huolimatta menetelmällä ei ole tutkimuksen kohteelle juurikaan sivuvaikutuksia, tyypillisesti enintään lievää päänsärkyä. Esimerkiksi epilepsiapotilailla riski epilepsiakohtauksen laukeamisesta on hyvin alhainen.