التصوير العصبي الوظيفي

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة
بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي

التصوير العصبي الوظيفي هو استخدام تقنيات التصوير العصبي لقياس جانب من وظائف الدماغ، وغالبًا ما يكون الهدف منه فهم العلاقة بين النشاط في مناطق معينة من الدماغ ووظائف عقلية محددة. ويُستخدم بشكل أساسي كأداة بحثية في علم الأعصاب الإدراكي ، وعلم النفس الإدراكي ، وعلم النفس العصبي ، وعلم الأعصاب الاجتماعي .

ملخص

دقة تقنية التصوير الوظيفي للدماغ الرئيسية

تشمل الطرق الشائعة للتصوير العصبي الوظيفي ما يلي:

يمكن لتقنيات التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) والتصوير الطيفي القريب من الأشعة تحت الحمراء الوظيفي (fNIRS) والتصوير بالموجات فوق الصوتية الوظيفية (fUS) قياس التغيرات الموضعية في تدفق الدم الدماغي المرتبطة بالنشاط العصبي. تُعرف هذه التغيرات باسم التنشيطات . قد تلعب مناطق الدماغ التي تنشط عند أداء الشخص لمهمة معينة دورًا في العمليات الحسابية العصبية التي تُسهم في السلوك. على سبيل المثال، يُلاحظ عادةً تنشيط واسع النطاق للفص القذالي في المهام التي تتضمن تحفيزًا بصريًا (مقارنةً بالمهام التي لا تتضمنه). يستقبل هذا الجزء من الدماغ إشارات من الشبكية ، ويُعتقد أنه يلعب دورًا في الإدراك البصري .

تتضمن طرق التصوير العصبي الأخرى تسجيل التيارات الكهربائية أو المجالات المغناطيسية، مثل تخطيط كهربية الدماغ (EEG) وتخطيط مغناطيسية الدماغ (MEG). ولكل طريقة مزاياها الخاصة في البحث؛ فعلى سبيل المثال، يقيس تخطيط مغناطيسية الدماغ نشاط الدماغ بدقة زمنية عالية (تصل إلى مستوى الميلي ثانية)، ولكنه محدود في قدرته على تحديد موقع هذا النشاط. أما التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) فيُحسِّن دقة تحديد موقع نشاط الدماغ من حيث الدقة المكانية، ولكنه يتميز بدقة زمنية أقل بكثير [ 1 ]. في حين أن التصوير بالموجات فوق الصوتية الوظيفية (fUS) يمكن أن يصل إلى دقة مكانية-زمانية جيدة (تصل إلى 100 ميكرومتر، 100 ميلي ثانية، بتردد 15  ميجاهرتز في النماذج ما قبل السريرية)، ولكنه محدود أيضًا بسبب اقتران الأوعية الدموية العصبية.

في الآونة الأخيرة، تم اقتراح التصوير بالجسيمات المغناطيسية كتقنية تصوير حساسة جديدة تتمتع بدقة زمنية كافية للتصوير العصبي الوظيفي، وذلك بالاعتماد على زيادة حجم الدم الدماغي. وقد أثبتت التجارب ما قبل السريرية الأولى نجاح التصوير الوظيفي في القوارض. [ 2 ]

مواضيع التصوير العصبي الوظيفي

تعتمد طريقة القياس المستخدمة في دراسة معينة عمومًا على السؤال المطروح. وتختلف قيود القياس باختلاف التقنيات. فعلى سبيل المثال، يسجل كل من تخطيط الدماغ المغناطيسي (MEG) وتخطيط الدماغ الكهربائي (EEG) التقلبات المغناطيسية أو الكهربائية التي تحدث عند نشاط مجموعة من الخلايا العصبية. وتُعد هذه الطرق ممتازة لقياس التسلسل الزمني للأحداث العصبية (في حدود أجزاء من الألف من الثانية)، ولكنها غير دقيقة عمومًا في تحديد موقع حدوث هذه الأحداث. أما التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) فيقيسان التغيرات في تركيب الدم بالقرب من موقع الحدث العصبي. ونظرًا لأن التغيرات الدموية القابلة للقياس بطيئة (في حدود ثوانٍ)، فإن هذه الطرق أقل دقة في قياس التسلسل الزمني للأحداث العصبية، ولكنها أفضل عمومًا في تحديد الموقع.

تركز "دراسات التنشيط" التقليدية على تحديد أنماط توزيع نشاط الدماغ المرتبطة بمهام محددة. مع ذلك، يستطيع العلماء فهم وظائف الدماغ بشكل أعمق من خلال دراسة تفاعل مناطق الدماغ المختلفة، إذ تُجرى نسبة كبيرة من المعالجة العصبية بواسطة شبكة متكاملة من عدة مناطق في الدماغ. ويشمل أحد المجالات النشطة في أبحاث التصوير العصبي فحص الاتصال الوظيفي لمناطق الدماغ المتباعدة مكانيًا. تسمح تحليلات الاتصال الوظيفي بتوصيف التفاعلات العصبية بين المناطق أثناء أداء مهام معرفية أو حركية معينة، أو حتى من خلال النشاط التلقائي أثناء الراحة. يُمكّن التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) والتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) من إنشاء خرائط اتصال وظيفي لتوزيعات مكانية متميزة لمناطق الدماغ المرتبطة زمنيًا، والتي تُسمى الشبكات الوظيفية. كما أثبتت العديد من الدراسات التي تستخدم تقنيات التصوير العصبي أن المناطق البصرية الخلفية لدى المكفوفين قد تكون نشطة أثناء أداء مهام غير بصرية، مثل قراءة برايل، واسترجاع الذاكرة، وتحديد موقع الصوت، بالإضافة إلى وظائف سمعية أخرى. [ 3 ]

إحدى الطرق المباشرة لقياس الترابط الوظيفي هي مراقبة كيفية تأثير تحفيز جزء من الدماغ على مناطق أخرى. ويمكن القيام بذلك بطريقة غير جراحية لدى البشر من خلال الجمع بين التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة وإحدى أدوات التصوير العصبي مثل التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) أو التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) أو تخطيط كهربية الدماغ (EEG). استخدم ماسيميني وزملاؤه ( مجلة ساينس ، 30 سبتمبر 2005) تخطيط كهربية الدماغ لتسجيل كيفية انتشار النشاط من المنطقة المحفزة. وأفادوا بأنه في مرحلة النوم غير المصحوب بحركة العين السريعة (NREM) ، على الرغم من استجابة الدماغ القوية للتحفيز، إلا أن الترابط الوظيفي يكون أقل بكثير من مستواه أثناء اليقظة. وبالتالي، أثناء النوم العميق، "لا تتواصل مناطق الدماغ فيما بينها".

يعتمد التصوير العصبي الوظيفي على بيانات من العديد من المجالات الأخرى غير علم الأعصاب المعرفي وعلم الأعصاب الاجتماعي ، بما في ذلك العلوم البيولوجية الأخرى (مثل علم التشريح العصبي وعلم وظائف الأعصاب ) والفيزياء والرياضيات ، وذلك لمواصلة تطوير وتحسين هذه التقنية.

تقنيات التصوير العصبي الناشئة

إحدى تقنيات التصوير الحديثة تُسمى التصوير العصبي الإدراكي الوظيفي (fNCI). تُقدم هذه التقنية نهجًا آخر مُرتبطًا بالتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI ) ، مع إضافة تقييم عصبي إدراكي مُتخصص لقياس وظائف الدماغ على مستوى الشبكة بعد إصابات الدماغ الرضية . وكما هو الحال في التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي، تُحلل هذه الطريقة استجابات مستوى الأكسجين في الدم (BOLD) أثناء أداء مهام إدراكية مُوحدة، وتُقارن أنماط التنشيط بقاعدة بيانات مرجعية لصور الدماغ من مرضى/متطوعين آخرين [ 4 ] . قد تشمل هذه المهام اختبارات الذاكرة، والتعرف على الأنماط، وسرعة رد الفعل. يُتيح هذا الاختبار المُوحد للأطباء والباحثين تحديد أي خلل في أداء الشبكة [ 5 ] ، بما في ذلك فرط تنشيط الخلايا العصبية، ونقص تنشيطها، وعدم كفاية تعويض حجم الدم، واضطراب تنظيم الشبكة. من خلال حساب متوسط ​​وظائف الجهاز العصبي الوعائي للمريض، يُمكننا الحصول على درجة اقتران عصبي وعائي (NVC)؛ تُشير هذه الدرجة بشكل عام إلى مدى قدرة الجهاز العصبي الوعائي على مُواءمة الطلب الأيضي للدماغ مع تدفق الدم وإمداد الأكسجين. أظهرت الأبحاث التي أُجريت على مرضى إصابات الدماغ بعد الصدمة أن إصابات الدماغ غالباً ما تُخلّ بالترابط العصبي الوعائي [ 6 ] . ومن خلال تحليل درجة الترابط العصبي الوعائي إلى مناطق محددة داخل الدماغ باستخدام تقنية fNCI، يستطيع الأطباء تحديد المناطق الأكثر تضرراً بدقة للمرضى.

يُستخدم التصوير الوظيفي العصبي الدماغي (fNCI) سريريًا للمساعدة في التشخيص وتوجيه العلاج لدى المرضى الذين يعانون من أعراض ما بعد الارتجاج المستمرة ، لا سيما عندما تكون نتائج التصوير الهيكلي طبيعية. تتوافق مقاييسه الكمية مع الشكاوى المعرفية الشائعة لدى مرضى إصابات الدماغ الرضية، مثل بطء سرعة المعالجة، وصعوبات الانتباه، وضعف الذاكرة. تُفيد هذه التقنية التصويرية في مراقبة التعافي وتقييم الاستجابة للعلاج [ 7 ]، بالإضافة إلى تأكيدها على أهمية المؤشرات الحيوية الوظيفية وتلبيتها في الحالات التي يعجز فيها التصوير التقليدي عن تحديد التشوهات [ 8 ] . وبذلك، تُصبح fNCI أداة تشخيصية هامة لتقييم وظائف الدماغ بعد إصابات الدماغ الرضية.

النقد والتفسير الدقيق

يجب تصميم دراسات التصوير العصبي الوظيفي بعناية وتفسيرها بدقة. غالبًا ما يكون التحليل الإحصائي (باستخدام تقنية تُسمى رسم الخرائط الإحصائية البارامترية ) ضروريًا لتمييز مصادر التنشيط المختلفة داخل الدماغ. وقد يكون هذا الأمر بالغ الصعوبة عند دراسة العمليات التي يصعب تصورها أو التي لا ترتبط بمهمة محددة بوضوح (مثل الاعتقاد والوعي ) .

كثيراً ما يُستشهد بالتصوير العصبي الوظيفي للظواهر المثيرة للاهتمام في الصحافة. ​​في إحدى الحالات، شعر فريق من الباحثين البارزين في مجال التصوير العصبي الوظيفي بضرورة كتابة رسالة إلى صحيفة نيويورك تايمز رداً على مقال رأي حول دراسة لما يُسمى بالسياسة العصبية . [ 9 ] جادلوا بأن بعض تفسيرات الدراسة "لا أساس علمي لها". [ 10 ]

أصدر مركز هاستينغز تقريراً في مارس 2014 بعنوان "تفسير الصور العصبية: مقدمة عن التكنولوجيا وحدودها" [ 11 ] ، يتضمن مقالات كتبها نخبة من علماء الأعصاب وعلماء الأخلاقيات الحيوية . يشرح التقرير بإيجاز تقنيات التصوير العصبي، وينتقد في معظمه وضعها الراهن وأهميتها وآفاقها، ولكنه يدافع عنها أيضاً إلى حد ما.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ بولدراك، ر. أ.؛ سانداك، ر. (2004). "مقدمة لهذا العدد الخاص: علم الأعصاب الإدراكي للقراءة". دراسات علمية في القراءة . 8 (3): 199. doi : 10.1207/s1532799xssr0803_1 . S2CID 143368316 . 
  2. ↑ هيرب، كونستانتين؛ ماسون، إريكا؛ ماتينجلي، إيلي؛ ماندفيل، جوزيف؛ ماندفيل، إميري؛ كولي، كلاريسا؛ والد، لورانس (2020). "التصوير الوظيفي بالجسيمات المغناطيسية (fMPI) لفرط ثنائي أكسيد الكربون في دماغ القوارض باستخدام التصوير المتسلسل الزمني بالجسيمات المغناطيسية". المجلة الدولية للتصوير بالجسيمات المغناطيسية . 6 (2/1). doi : 10.18416/IJMPI.2020.2009009 .
  3. ↑ غوغو، إف دي آر؛ زاتور، آر جيه؛ لاسوند، إم؛ فوس، بي؛ ليبور، إف. (2005). " دراسة تصوير عصبي وظيفي لتحديد موقع الصوت: نشاط القشرة البصرية يتنبأ بالأداء لدى الأفراد المكفوفين منذ الصغر" . مجلة PLOS Biology . 3 (2): e27. doi : 10.1371/journal.pbio.0030027 . PMC 544927. PMID 15678166 .  أيقونة الوصول المفتوح
  4. ↑ لوغوثيتيس، نيكوس ك.؛ بولز، جون؛ أوغاث، مارك؛ ترينات، تورستن؛ أولترمان، أكسل (12 يوليو/تموز 2001). "دراسة فيزيولوجية عصبية لأساس إشارة التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي" . مجلة نيتشر . 412 (6843): 150-157 . رمز Bibcode : 2001Natur.412..150L . doi : 10.1038/35084005 . ISSN 0028-0836 . PMID 11449264 .  
  5. ↑ أستافييف، سيرغي ف.؛ شولمان، غوردون ل.؛ ميتكالف، نيكولاس ف.؛ رينغاتشاري، جينيفر؛ ماكدونالد، كريستين ل.؛ هارينغتون، ديبورا ل.؛ ماروتا، جون؛ شيموني، جوشوا س.؛ غاجار، جمشيد؛ ديواكار، ميثون؛ هوانغ، مينغ شيونغ؛ لي، رولاند ر.؛ كوربيتا، ماوريتسيو (15 أغسطس/آب 2015). "إشارات غير طبيعية تعتمد على مستوى الأكسجين في الدم في المادة البيضاء في إصابات الدماغ الرضية الخفيفة المزمنة" . مجلة علم الأعصاب الرضية . 32 (16): 1254-1271 . doi : 10.1089/neu.2014.3547 . ISSN 0897-7151 . PMC 4601555 . PMID 25758167 .   
  6. ^ المجرية سوميجي، صوفيا دينا؛ سينديس، مارك؛ ليندفاي-إيميرت، دومينيكا؛ سيبيستيان، غابرييلا؛ تاماس، فيكتوريا؛ باندي، زابولكس؛ زيغلر، أندراس. يابلوتشانسكي، أندري؛ تارانتيني، ستيفانو؛ أونجفاري، زولتان؛ زيتر، إندري؛ أمرين، كريستينا؛ أورسي، جيرجيلي؛ بيرلاكي، جابور؛ بوكي ، أندراس (2025/05/14). "الضعف المزمن في اقتران الأوعية الدموية العصبية والتدهور المعرفي لدى الشباب الناجين من إصابات الدماغ المؤلمة الشديدة" . جيروساينس . 47 (6): 6927–6939 . دوى : 10.1007 / s11357-025-01683-w . ردمك 2509-2723 . PMC 12638540 . PMID 40360822 .   
  7. ↑ وينغ، بنجامين هـ.؛ تاكر، برادن ج.؛ فونغ، ألينا ك.؛ ألين، مارك د. (24 أكتوبر 2017). " تطوير معيار الرعاية لعلاج ما بعد الارتجاج: إعادة تأهيل الاقتران العصبي الوعائي الموجه بالتصوير العصبي" . مجلة التصوير العصبي المفتوحة . 11 (1): 58-71 . doi : 10.2174/1874440001711010058 . ISSN 1874-4400 . PMC 5725584. PMID 29299085 .   
  8. ↑ بيغلر، إيرين د. (سبتمبر 2013). "المؤشرات الحيوية للتصوير العصبي في إصابات الدماغ الرضية الخفيفة" . مراجعة علم النفس العصبي . 23 (3): 169-209 . doi : 10.1007/s11065-013-9237-2 . ISSN 1040-7308 . PMID 23974873 .  
  9. ↑ ماركو ياكوبوني وآخرون (2007). "هذا هو دماغك في السياسة" . في: صحيفة نيويورك تايمز، 11 نوفمبر 2007.
  10. ↑ كريس فريث وآخرون (2007). "السياسة والدماغ" . في: صحيفة نيويورك تايمز، 14 نوفمبر 2007.
  11. ↑ جونستون، ج.، وبارينز، إي. (2014). "تفسير الصور العصبية: مقدمة عن التكنولوجيا وحدودها"، تقرير مركز هاستينغز، المجلد 44، العدد s2، مارس-أبريل 2014 .

للمزيد من القراءة

  • كابيزا، ر.، وكينغستون، ك. (محرران) (2006). دليل التصوير العصبي الوظيفي للإدراك . مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.
  • كاسيبو، جيه تي، تاسيناري، إل جي، وبيرنتسون، جي جي (2007). دليل علم النفس الفيزيولوجي. مطبعة جامعة كامبريدج.
  • هيلاري، إف جي، وديلوكا، جيه. (2007). التصوير العصبي الوظيفي في المجموعات السريرية .
  • كانويشر، ن.، ودنكان، ج. (2004). التصوير العصبي الوظيفي للإدراك البصري .
  • Silbersweig, D., & Stern, E. (2001). التصوير العصبي الوظيفي وعلم النفس العصبي: الأساسيات والممارسة .
  • ثاتشر، ر. و. (1994). التصوير العصبي الوظيفي: الأسس التقنية.