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RM Funcional ou de Activação Cerebral. Sofia Brandão Neurofisiologia 2009. RM Funcional. Visualização da activação cerebral – locais de maior consumo energético. Hemisférios Cerebrais, vista superior. Sulco Central Giro Pré-central Giro Pós-central Sulco Pré-central
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RM Funcional ou de Activação Cerebral Sofia Brandão Neurofisiologia 2009
RM Funcional Visualização da activação cerebral – locais de maior consumo energético.
Hemisférios Cerebrais, vista superior • Sulco Central • Giro Pré-central • Giro Pós-central • Sulco Pré-central • Sulco Pós-central • Giro Frontal Médio • Giro Frontal Superior • Lóbulo Parietal Superior • Giro Occipital • Cisura Longitudinal
RM Funcional, técnica BOLD • Magnetic properties of oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin • L. Pauling and C. Coryell, PNAS USA 22:210-216 (1936) • BOLD effects in vivo • S. Ogawa, et al., MRM, 14:68-78 (1990) • BOLD activation experiments • K. K. Kwong, et al., PNAS USA, 89:5675-5679 (1992) • S. Ogawa, et al., PNAS USA, 89:5951-5955 (1992) • P. A. Bandettini, et al., MRM, 25:390-397 (1992) • J. Frahm, et al., JMRI, 2:501-505 (1992)
RM Funcional, técnica BOLD • Um dos métodos não invasivos para identificar e avaliar propriedades do funcionamento cerebral • Osprimeiros trabalhos nesta área mostram que a fMRI é capaz dedetectar áreas cerebrais com alterações “no funcionamento” durante a realização de umatarefa específica. • O exame de consiste na aquisição de séries de imagens do cérebro emperíodos em que o paciente está em repouso e emperíodos em que o paciente “sofre” uma estimulação em áreas sensitivas/motoras/cognitivas do encéfalo
RM Funcional, técnica BOLD • Aquisição de imagens em vários ciclos de estimulação e repouso - para um processamentoestatístico posterior - que determinará as áreas docérebro responsáveis pelo controlo da área estimulada. • Estas regiõesrecebem umde fluxo sanguíneo queo necessário para suprir as necessidades de oxigénio notecido em período de repouso. • Através de um processamento estatístico é possível detectar queáreas do cérebro são responsáveis pela resposta ao estímulo emitido.
RM Funcional, técnica BOLD • Permite mapear áreas do cérebro para planeamento cirúrgico, de forma a evitar que numa cirurgia nocérebro se faça exérese de partes do tecido nervosoresponsáveis pela parte sensitiva e motora. • MAV, epilepsia
Mecanismo da RMf pela técnica BOLD Actividade Cerebral Consumo de O2 CBF Oxihemoglobina Desoxihemoglobina Susceptibilidade Magnética T2* Intensidade sinal
RM Funcional, técnica BOLD • Menosdesoxihemoglobina como resultado de um aumento nofluxo resulta num aumento no sinal (BOLD effect)
Propriedades Magnéticas da Oxihemoglobina e Desoxihemoglobina Deoxyhemoglobin: paramagnetic (c > 0) paramagnetic with respect to the surrounding tissue Oxyhemoglobin: diamagnetic (c < 0) isomagnetic with respect to the surrounding tissue
Oxihemoglobina e Desoxihemoglobina na rede capilar e veias durante a activação cerebral Activação Repouso Fluxo sanguíneo normal Fluxo sanguíneo aumentado Oxyhemoglobina Deoxyhemoglobina Oxihemoglobina Desoxihemoglobina
Efeitos T2* em fMRI acção repouso sinal (S) TE t recepção excitação
Séries de Activação e Mapas de Activação Signal Intensity Off On Off On Off On Off On Scan Number
Desafios na RMf • Sensibilidade (relação contraste-ruído) • A mudança no sinal BOLD é ~1-2% em 1.5 T • As pulsações fisiológicas (cardíaca e respiratória), os movimentos da cabeça e a instabilidade instrumental podem causar artefactos • Especificidade • Localização da activação – neurónios • Artefactos de Susceptibilidade Magnética
Desafios na RMf • Resolução Temporal • Limitada pela função impulso-resposta BOLD, pela matriz, tempos de relaxamento protónicos, etc… • Resolução Espacial • Limitada pela relação sinal-ruído, etc… • Ruído Acústico
Imagens Multi-Slice EPI originais Pouco detalhe anatómico Resolução Temporal ++
Desenhos experimentais em RMf Adquirir imagens de resolução 128x128 pixels em 3 seg Diagrama de Blocos em fMRI Tarefa Repouso 20-60s Event-Related fMRI 8-12s
Métodos de Análise dos dados em RMf • Testes de Hipóteses • t-test, cross-correlation, GLM, etc. • Data-driven • Análise de Componentes Principais (ACP), Análise de Componentes Independentes (ACI), e Análise de Clusters
Áreas motoras mão dta e esq Área Linguagem e relação com o tumor
A recent study of spatial working memory (Osmon, Zigun, Suchy, & O'Reilly) found differences in frontal, occipital, and parietal activation associated with gender. These differences suggested that men, typically better at spatial tasks, had more frontal relative to occipital activation while women had the opposite relationship.