Pengimejan-neuro: Pengenalan kepada Pengimejan Resonans Magnet Kefungsian (fMRI)

Oleh : Dr Hanani Abdul Manan

hanani@ukm.edu.my, Makmal Pemprosesan Imej Kefungsian Jabatan Radiologi Pusat Perubatan Universiti Kebangsaan Malaysia (PPUKM) Jalan Yaacob Latif, Bandar Tun Razak, 56000 Cheras, Kuala Lumpur.

Pengimejan-neuro atau juga dikenali sebagai pengimejan otak adalah penggunaan pelbagai teknik dan modaliti untuk mendapatkan imej struktur otak, kefungsian otak dan farmakologi sistem saraf. Pengimejan-neuro merupakan antara disiplin yang agak baru dalam bidang perubatan, neurosains, dan psikologi.

Pengimejan-neuro dapat diketegorikan kepada: Pencirian struktur otak: berkaitan dengan struktur otak dan sistem saraf. Kaedah ini digunakan untuk mendiognosis penyakit seperti ketumbuhan otak, strok, dan juga jika terdapat kecederaan pada bahagian otak. Antara modaliti yang boleh digunakan untuk tujuan ini adalah seperti pengimbas tomografi berkomputer (CT-scan), pengimejan resonans magnet (MRI) dan tomografi pancaran positron (PET).

Kefungsian otak, teknik ini digunakan untuk mengukur aktiviti otak. Antara modaliti yang boleh digunakan untuk mengukur aktiviti otak adalah seperti di bawah:

a) EEG (electroencephalography): kaedah pemantauan elektrofisiologi yang boleh merakam aktiviti elektrik otak dari kulit kepala. Gelombang yang direkodkan mencerminkan aktiviti elektrik kortikal. Keamatan isyarat adalah sangat kecil, jadi signal yang terhasil diukur dalam mikrovolts (mV).

b) MEG (magnetoencephalography): kaedah pemetaan aktiviti otak dengan merakam medan magnet yang dihasilkan oleh arus elektrik yang berlaku secara semula jadi di dalam otak. Teknik ini menggunakan magnetometer yang sangat sensitif untuk mengesan medan magnet ini.

c) Pengimejan Resonans Magnet Kefungsian (fMRI): teknik ini mengesan aktiviti otak
dengan mengesan perubahan pada aliran darah ke bahagian otak yang teraktif. Rajah 1
menunjukkan mesin MRI yang digunakan untuk tujuan ini.

Antara ketiga-tiga teknik kefungsian pengimejan-neuro yang dinyatakan di atas, penerangan terperinci untuk teknik fMRI akan dijelaskan pada penulisan pada kali ini.

Teknik fMRI digunakan untuk mengukur aktiviti otak dengan mengesan perubahan pada kadar pengaliran darah ke kawasan otak yang aktif [1, 2]. Teknik ini mengaplikasikan pemahaman bahawa pengaliran darah dan pengaktifan otak adalah bersaling-kait. Teknik ini mengesan perubahan pada aras oksigen di dalam darah, yang dikenali sebagai kesan BOLD. Perubahan pada isyarat fMRI diukur dengan perubahan dalam aktiviti neuron yang berlaku berikutan perubahan dalam keadaan otak disebabkan oleh keperluan oksigen yang meningkat. Neuron di dalam otak tidak mempunyai rizab dalaman tenaga dalam bentuk gula dan oksigen, jadi peningkatan aktiviti setempat di dalam otak menyebabkan keperluan lebih banyak tenaga dibawa masuk dengan kadar yang segera. Proses ini dinamakan tindak balas hemodinamik, darah mengeluarkan oksigen pada kadar yang lebih tinggi berbanding dengan neuron dikawasan yang tidak aktif. Ini menyebabkan perubahan pada tahap oxyhemoglobin dan deoxyhemoglobin yang dapat dikesan oleh mesin MRI [2]. Sebagai contoh, apabila kita terlibat dalam aktiviti, aktiviti neuron di dalam otak kita akan berubah, dari tugas mudah seperti menepuk tangan ke aktiviti kognitif yang kompleks seperti membaca buku and menerangkan apa yang dibaca kepada orang lain. Aktiviti-aktiviti ini juga dikawal pada bahagian otak yang berbeza. Otak mempunyai banyak bahagian yang khusus, seperti aktiviti yang melibatkan ingatan, ucapan, penglihatan, bahasa dan pergerakan. Semua aktiviti ini mempunyai corak pengaktifan yang berbeza.

fMRI digunakan dalam banyak kajian untuk lebih memahami bagaimana otak yang sihat bekerja dan bagaimana penyakit-penyakit psikologi dan psikriatri memberi pengaruh kepada aktiviti otak ini. Salah satu aplikasi fMRI ini adalah untuk melihat bagaimana kesan penuaan kepada perubahan pada aktiviti otak. Rajah 2 menunjukkan contoh berbandinagn pengaktifan otak dikalangan umur yang berbeza. Rajah juga menunjukkan bagaimana penuaan mengubah aktiviti otak ini [2-4] atau bagaimana penyusunan otak juga boleh berlaku disebabkan oleh kemerosotan disebabkan oleh penuaan dan kerosakan pada fungsi otak tertentu.

Rujukan

1. Manan, H.A., et al., The effects of aging on the brain activation pattern during a speech
perception task: an fMRI study. Aging Clin Exp Res, 2015. 27(1): p. 27-36.
2. Manan, H.A., et al., Age-related brain activation during forward and backward verbal
memory tasks. Neurology, Psychiatry and Brain Research, 2014. 20(4): p. 76-86.
3. Manan, H.A., et al., Age-related laterality shifts in auditory and attention networks with
normal ageing: Effects on a working memory task. Neurology, Psychiatry and Brain
Research, 2013. 19(4): p. 180-191.
4. Manan, H.A., et al., The effects of background noise on brain activity using speech stimuli
on healthy young adults. Neurology, Psychiatry and Brain Research, 2013. 19(4): p. 207-
215.

Kredit Foto : theconversation.com