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RM Funcional ou de Activação Cerebral

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

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Presentation Transcript

  1. RM Funcional ou de Activação Cerebral Sofia Brandão Neurofisiologia 2009

  2. RM Funcional Visualização da activação cerebral – locais de maior consumo energético.

  3. 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

  4. 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)

  5. 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

  6. 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.

  7. 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

  8. Mecanismo da RMf pela técnica BOLD Actividade Cerebral Consumo de O2 CBF Oxihemoglobina Desoxihemoglobina Susceptibilidade Magnética T2* Intensidade sinal

  9. RM Funcional, técnica BOLD • Menosdesoxihemoglobina como resultado de um aumento nofluxo resulta num aumento no sinal (BOLD effect)

  10. 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

  11. Oxihemoglobina e Desoxihemoglobina na rede capilar e veias durante a activação cerebral Activação Repouso Fluxo sanguíneo normal Fluxo sanguíneo aumentado Oxyhemoglobina Deoxyhemoglobina Oxihemoglobina Desoxihemoglobina

  12. Efeitos T2* em fMRI acção repouso sinal (S) TE t recepção excitação

  13. Séries de Activação e Mapas de Activação Signal Intensity Off On Off On Off On Off On Scan Number

  14. 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

  15. 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

  16. Imagens Multi-Slice EPI originais Pouco detalhe anatómico Resolução Temporal ++

  17. Mapas de Activação sobrepostos às Imagens Anatómicas

  18. 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

  19. 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

  20. EXEMPLOS

  21. Estímulos Visuais

  22. Mapas de Activação Visual

  23. Avaliaçãopré-operatória de LOE

  24. Áreas motoras mão dta e esq Área Linguagem e relação com o tumor

  25. 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.

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