Antagligen har du någon gång i ditt liv stött på magnetisk resonanstomografi, som är mer känt under förkortningen MRI. MRI används för att skapa bilder av människokroppens vävnader. Möjligen kan du ha sett det i en lärobok, en video, eller så känner du kanske någon som har genomgått en skanning.
Medicinsk bildteknik har revolutionerat diagnostik och behandling inom sjukvård, och bland dessa teknologier har MRI framstått som en kraftfull och mångsidig metod. Genom att skapa detaljerade bilder av kroppens inre strukturer har MRI gjort det smidigare att identifiera sjukdomstillstånd hos patienter, framför allt inom hjärnrelaterade åkommor. En utmärkande aspekt av MRI är också att metoden inte utsätter patienter för skadlig strålning, som exempelvis röntgen gör.
Så hur fungerar egentligen MRI?
Innan en patient förs in i MRI-skannern är kroppens alla väteatomer, som främst finns i vatten och fett, slumpmässigt positionerade. I själva skannern finns en magnet som skapar ett starkt magnetfält. Styrkan av magnetfältet gör att metalliska objekt inte får tas in i skanningsrummet, då de i sådana fall skulle slungas med otrolig hastighet mot magneten. Magnetfältet får väteatomerna i kroppen att rikta sig i magnetfältets riktning när patienten befinner sig i skannern, likt hur en kompassnål riktar sig mot norr. Atomer uppvisar alltså magnetiska egenskaper vid utsatthet för ett magnetfält. Men varför är detta viktigt?
Jo, fortsättningsvis skickas radiovågor, även kallat RF-pulser, mot området som ska undersökas. Det gör att väteatomernas ordnade riktning rubbas. När RF-pulserna sedan stängs av återgår vätejonerna till sin ursprungliga riktning i magnetfältet. Tiden som detta tar skiljer sig mellan väteatomer i olika vävnader, och detta kan på så sätt observeras och användas av MRI-skannern för att skapa bilder av hög kontrast mellan olika vävnader i kroppen.
MRI och hjärnan
Tack vare MRI:s egenskaper har det utvecklats till en primär metod för undersökningar av hjärnan. Successivt har förståelsen för hjärnans funktion och anatomi ökat, vilket har resulterat i utvecklingen av nya forskningsområden.
Ett område som under senare år använt MRI i allt högre grad är forskning kring depression och psykisk ohälsa. Genom hjärnavbildning har skillnader i hjärnstruktur kunnat fastställas mellan individer med och utan depression. Forskare har identifierat förändringar i ett flertal hjärnregioner som är associerade med emotionell bearbetning, humörreglering och kognitiva funktioner. Det har hjälpt forskare att förstå hur hjärnregioner är funktionellt kopplade men också hur regionerna svarar på olika stimuli. Det ger insikter i de neurala mekanismer som ligger bakom depressiva symtom.
Men vad används denna information egentligen till?
Genom denna ökade förståelse för depression och psykisk ohälsa i relation till hjärnan kan mer effektiva behandlingsmetoder utformas. Dessa är då anpassade efter den typ av förändring i hjärnaktivitet som patienten uppvisar. Dessutom kan nuvarande behandlingsmetoder utvärderas. Det kan exempelvis mer effektivt utredas om patienter som medicineras med starka antidepressiva läkemedel istället skulle kunna behandlas med psykoterapi. Onödiga biverkningar skulle då kunna försvinna från många människors vardag.
MRI för tankeläsning?
Ett hett forskningsområde just nu som är relaterat till MRI är hur bilder av hjärnan används för att rekonstruera språk. Studier skapar så kallade “avkodare” som genom maskininlärning hämtar och identifierar data från MRI-bilder för att återskapa språk från hjärnan till papper. I en ny studie lyssnade försökspersoner på 16 timmar av en uppläst berättelse. Under denna tid skannades försökpersonernas hjärnor genom MRI. Avkodaren som konstruerades kunde från enbart denna data identifiera vilka ord och fraser som tillhörde vilka hjärnsignaler, och därefter rekonstruera hela stycken av berättelsen. Resultatet var inte identiskt med den originella berättelsen men många ord, fraser och betydelser återskapades.
Berättelse som lyssnades på:
”I got up from the air mattress and pressed my face against the glass of the bedroom window expecting to see eyes staring back at me but instead finding only darkness”
Blir till…
Avkodat språk från hjärnan:
“I just continued to walk up to the window and open the glass I stood on my toes and peered out I didn’t see anything and looked up again I saw nothing.
Med hjälp av denna teknologi hoppas man i framtiden kunna hjälpa människor som saknar eller har tappat förmågan att prata.
Framtida forskning kring MRI kommer sannolikt innebära stora framsteg inom neurovetenskap och sjukvård. De allt mer detaljerade bilderna underlättar undersökningen av invecklade neurala nätverk och ger värdefulla insikter om kognitiva processer samt neurologiska störningar. Mer riktade och individualiserade terapeutiska behandlingar kan då utvecklas. Genom användandet av AI i kombination med MRI fortsätter användningsområdena att växa. Även om det idag inte går att skapa perfekta bilder av hjärnans struktur fördjupar MRI vår förståelse av den mänskliga hjärnans komplexitet. För varje dag kommer vi närmare och närmare återskapandet av vårt eget medvetande.
Källor som användes i den här artikeln
Tang, J., LeBel, A., Jain, S., & Huth, A. G. (2023). ‘Semantic reconstruction of continuous language from non-invasive brain recordings’, 26/5: 858–66. DOI: https://doi.org/10.1038/s41593-023-01304-9
Eva Henje Blom, Ho, T. C., Connolly, C. G., LeWinn, K. Z., Sacchet, M. D., Tymofiyeva, O., Weng, H. Y., et al. (2016). ‘The neuroscience and context of adolescent depression’, 105/4: 358–65. DOI: https://doi.org/10.1111/apa.13299
McRobbie, D., Moore, E., Graves, M., & Prince, M. (2006). MRI from Picture to Proton (2nd ed.). Cambridge: Cambridge University Press. doi:10.1017/CBO9780511545405
Bullmore, E. T. (2012). ‘The future of functional MRI in clinical medicine’, 62/2: 1267–71. DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2012.01.026