Magnetoencephalography onderzoekt de magnetische activiteit van de hersenen Samen met andere methoden wordt het gebruikt om te modelleren hersenen functies. De techniek wordt voornamelijk gebruikt in onderzoek en om moeilijke neurochirurgische procedures te plannen op de hersenen.
Wat is magneto-encefalografie?
Magnetoencephalography bestudeert de magnetische activiteit van de hersenen. Samen met andere methoden wordt het gebruikt om de hersenfunctie te modelleren. Magneto-encefalografie, ook wel MEG genoemd, is een onderzoeksmethode die de magnetische activiteit van de hersenen bepaalt. In dit proces wordt de meting gedaan door externe sensoren, SQUID's genaamd. SQUID's werken op basis van supergeleidende spoelen en kunnen de kleinste magnetische veldveranderingen registreren. De supergeleider vereist een temperatuur die dicht bij het absolute nulpunt ligt. Deze koeling kan alleen worden bereikt door vloeibaar helium. De magneto-encefalografen zijn erg dure apparaten, vooral omdat een maandelijkse input van ongeveer 400 liter vloeibaar helium nodig is voor hun werking. Het belangrijkste toepassingsgebied van deze technologie is onderzoek. Onderzoeksthema's zijn bijvoorbeeld de verduidelijking van de synchronisatie van verschillende hersengebieden tijdens bewegingssequenties of de verduidelijking van de ontwikkeling van een tremor Bovendien wordt magneto-encefalografie ook gebruikt om het hersengebied te identificeren dat verantwoordelijk is voor een cadeau epilepsie.
Functie, effect en doelen
Magneto-encefalografie wordt gebruikt om de kleine veranderingen in het magnetische veld te meten die worden geproduceerd tijdens neuronale activiteit van de hersenen. Elektrische stromen worden opgewekt in neuronen tijdens prikkeloverdracht. Elke elektrische stroom wekt een magnetisch veld op. In dit proces wordt een activiteitspatroon gevormd door de verschillende activiteit van de zenuwcellen. Er zijn typische activiteitspatronen die de functie van individuele hersengebieden tijdens verschillende activiteiten kenmerken. Bij aanwezigheid van ziekten kunnen echter afwijkende patronen ontstaan. Deze afwijkingen worden bij magneto-encefalografie gedetecteerd door kleine veranderingen in het magnetische veld. Daarbij wekken de magnetische signalen van de hersenen elektrische spanningen op in de spoelen van de magneto-encefalograaf, die als meetgegevens worden geregistreerd. De magnetische signalen in de hersenen zijn extreem klein in vergelijking met externe magnetische velden. Ze zijn in het bereik van een paar femtotesla. Het magnetische veld van de aarde is al 100 miljoen keer sterker dan de velden die worden gegenereerd door hersengolven. Dit toont de uitdagingen van de magneto-encefalograaf om ze af te schermen tegen de externe magnetische velden. Daarom wordt de magneto-encefalograaf meestal opgesteld in een elektromagnetisch afgeschermde cabine. Daar wordt de invloed van laagfrequente velden van verschillende elektrisch bediende objecten afgezwakt. Bovendien beschermt deze afschermkamer tegen electromagnetische straling Het fysische principe van afscherming is ook gebaseerd op het feit dat de externe magnetische velden niet zo'n grote ruimtelijke afhankelijkheid hebben als de magnetische velden die door de hersenen worden gegenereerd. De intensiteit van de magnetische signalen van de hersenen neemt dus kwadratisch af met de afstand. Velden met een lagere ruimtelijke afhankelijkheid kunnen worden onderdrukt door het spoelsysteem van de magneto-encefalograaf. Dit geldt ook voor de magnetische signalen van hartslagen. Hoewel het magnetische veld van de aarde relatief sterk is, heeft het ook geen storende invloed op de meting. Dit vloeit voort uit het feit dat het zeer constant is. Pas wanneer de magneto-encephalograaf wordt blootgesteld aan sterke mechanische trillingen, wordt de invloed van het aardmagnetische veld merkbaar. Een magneto-encefalograaf kan de totale activiteit van de hersenen zonder enige vertraging registreren. Moderne magneto-encefalografen bevatten maximaal 300 sensoren. Ze hebben een helmachtig uiterlijk en worden op de hoofd voor meting. Magneto-encephalographs zijn onderverdeeld in magnetometers en gradiometers. Terwijl magnetometers één opneemspoel hebben, bevatten gradiëntmeters twee opneemspoelen met een tussenruimte van 1.5 tot 8 cm. Net als de afschermkamer hebben de twee spoelen het effect dat magnetische velden met een lage ruimtelijke afhankelijkheid al vóór de meting worden onderdrukt. Er zijn al nieuwe ontwikkelingen op het gebied van sensoren. Zo zijn er miniatuursensoren ontwikkeld die ook bij kamertemperatuur kunnen werken en magnetische veldsterktes tot één picotesla kunnen meten. Belangrijke voordelen van magneto-encefalografie zijn de hoge temporele en ruimtelijke resolutie, waardoor de tijdsresolutie beter is dan één milliseconde. Andere voordelen van magneto-encefalografie ten opzichte van EEG (electroencephalography) zijn het gebruiksgemak en de numeriek eenvoudigere modellering.
Risico's, bijwerkingen en gevaren
Nee volksgezondheid problemen worden verwacht bij het gebruik van magneto-encefalografie. De procedure kan zonder risico worden gebruikt. Houd er echter rekening mee dat metalen delen op het lichaam of tatoeages met metaalhoudende kleurpigmenten de meetresultaten tijdens de meting kunnen beïnvloeden. Naast enkele voordelen ten opzichte van EEG (electroencephalography) en andere methoden om de hersenfunctie te onderzoeken, heeft het ook nadelen. De hoge tijd- en ruimtelijke resolutie blijkt duidelijk een voordeel te zijn. Bovendien is het een niet-invasieve neurologische onderzoeksmethode. Het grootste nadeel is echter het niet-unieke karakter van het inverse probleem. In het inverse probleem is het resultaat bekend. De oorzaak die tot dit resultaat heeft geleid, is echter grotendeels onbekend. Met betrekking tot magneto-encefalografie betekent dit feit dat de gemeten activiteit van hersengebieden niet ondubbelzinnig kan worden toegewezen aan een functie of aandoening. Alleen als het eerder uitgewerkte model klopt, is een succesvolle opdracht mogelijk. Correcte modellering van individuele hersenfuncties kan echter alleen worden bereikt door magneto-encefalografie te koppelen aan de andere functionele onderzoeksmethoden. Deze metabole functionele methoden zijn functioneel MRI (fMRI), nabij-infraroodspectroscopie (NIRS), positronemissietomografie (PET) of enkele fotonemissie computertomografie (SPECT). Dit zijn beeldvormende of spectroscopische technieken. De combinatie van hun resultaten leidt tot inzicht in de processen die plaatsvinden in individuele hersengebieden. Een ander nadeel van MEG zijn de hoge kosten van de procedure. Deze kosten zijn het gevolg van het gebruik van grote hoeveelheden vloeibaar helium die nodig zijn bij magneto-encefalografie om supergeleiding te behouden.
