تخطيط الدماغ المغناطيسي

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 7 صور
الموسوعة الحرة

تخطيط الدماغ المغناطيسي
الشخص الذي يخضع لعملية MEG
شبكةد015225

يعد تخطيط الدماغ المغناطيسي ( MEG ) تقنية تصوير عصبي وظيفية لرسم خريطة لنشاط الدماغ من خلال تسجيل المجالات المغناطيسية التي تنتجها التيارات الكهربائية التي تحدث بشكل طبيعي في الدماغ ، باستخدام أجهزة قياس مغناطيسية حساسة للغاية . تعد صفائف أجهزة التداخل الكمومي فائقة التوصيل ( SQUIDs ) حاليًا أكثر أجهزة قياس المغناطيسية شيوعًا، بينما يتم التحقيق في جهاز قياس المغناطيسية SERF (بدون استرخاء تبادل الدوران) للآلات المستقبلية. [1] [2] تشمل تطبيقات تخطيط الدماغ المغناطيسي البحث الأساسي في العمليات الدماغية الإدراكية والمعرفية، وتحديد المناطق المتأثرة بالأمراض قبل الإزالة الجراحية، وتحديد وظيفة أجزاء مختلفة من الدماغ، والتغذية الراجعة العصبية . يمكن تطبيق ذلك في بيئة سريرية للعثور على مواقع التشوهات وكذلك في بيئة تجريبية لقياس نشاط الدماغ ببساطة. [3]

تاريخ

غرفة الدكتور كوهين المحمية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، حيث تم قياس أول تخطيط كهربية مغناطيسية باستخدام جهاز SQUID
أول قياس لتخطيط كهربية الدماغ باستخدام جهاز SQUID، في غرفة الدكتور كوهين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

تم قياس إشارات MEG لأول مرة بواسطة الفيزيائي ديفيد كوهين من جامعة إلينوي في عام 1968، [4] قبل توفر SQUID ، باستخدام ملف تحريض نحاسي ككاشف. لتقليل الضوضاء الخلفية المغناطيسية، تم إجراء القياسات في غرفة محمية مغناطيسيًا. كان كاشف الملف حساسًا بالكاد بدرجة كافية، مما أدى إلى قياسات MEG رديئة وصاخبة يصعب استخدامها. في وقت لاحق، بنى كوهين غرفة محمية بشكل أفضل بكثير في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، واستخدم أحد أول أجهزة كشف SQUID، التي طورها للتو جيمس إي زيمرمان ، وهو باحث في شركة فورد موتور، [5] لقياس إشارات MEG مرة أخرى. [6] هذه المرة كانت الإشارات واضحة تقريبًا مثل إشارات تخطيط كهربية الدماغ . وقد حفز هذا اهتمام الفيزيائيين الذين كانوا يبحثون عن استخدامات لـ SQUID. بعد ذلك، بدأ قياس أنواع مختلفة من MEGs العفوية والمستحثة.

في البداية، تم استخدام كاشف SQUID واحد لقياس المجال المغناطيسي على التوالي في عدد من النقاط حول رأس الشخص. كان هذا مرهقًا، وفي الثمانينيات، بدأ مصنعو MEG في ترتيب أجهزة استشعار متعددة في مجموعات لتغطية مساحة أكبر من الرأس. [7] يتم وضع مجموعات MEG الحالية في قارورة مفرغة على شكل خوذة تحتوي عادةً على 300 جهاز استشعار، تغطي معظم الرأس. وبهذه الطريقة، يمكن الآن تجميع MEGs للشخص أو المريض بسرعة وكفاءة.

تحاول التطورات الأخيرة زيادة قابلية نقل ماسحات MEG باستخدام مقاييس مغناطيسية خالية من استرخاء التبادل الدوراني (SERF). مقاييس مغناطيسية SERF صغيرة نسبيًا، حيث لا تتطلب أنظمة تبريد ضخمة للعمل. في الوقت نفسه، تتميز بحساسية تعادل حساسية SQUIDs. في عام 2012، تم إثبات أن MEG يمكن أن يعمل مع مقياس مغناطيسية ذري بمقياس رقاقة (CSAM، نوع من SERF). [8] في الآونة الأخيرة، في عام 2017، قام الباحثون ببناء نموذج أولي عملي يستخدم مقاييس مغناطيسية SERF مثبتة في خوذات محمولة مطبوعة ثلاثية الأبعاد بشكل فردي، [2] والتي لاحظوا في المقابلات أنه يمكن استبدالها بشيء أسهل في الاستخدام في المستقبل، مثل خوذة الدراجة.

أساس إشارة MEG

إن التيارات العصبية المتزامنة تحفز المجالات المغناطيسية الضعيفة. إن المجال المغناطيسي للدماغ، الذي يقاس عند 10 فيمتو تسلا (fT) للنشاط القشري و10 3 فيمتو تسلا لإيقاع ألفا البشري ، أصغر بكثير من الضوضاء المغناطيسية المحيطة في بيئة حضرية، والتي تبلغ حوالي 10 8 فيمتو تسلا أو 0.1 ميكرو تسلا. وبالتالي فإن المشكلة الأساسية للمغناطيسية الحيوية هي ضعف الإشارة نسبة إلى حساسية أجهزة الكشف، والضوضاء البيئية المتنافسة.

مصدر المجال المغناطيسي للدماغ. كما ينتج التيار الكهربائي إشارة تخطيط كهربية الدماغ.

تشتق إشارات تخطيط الدماغ المغناطيسي (وتخطيط كهربية الدماغ) من التأثير الصافي للتيارات الأيونية المتدفقة في شجيرات الخلايا العصبية أثناء النقل المشبكي . وفقًا لمعادلات ماكسويل ، فإن أي تيار كهربائي سينتج مجالًا مغناطيسيًا، وهذا هو المجال الذي يتم قياسه. يمكن اعتبار التيارات الصافية ثنائيات أقطاب التيار ، [1] أي التيارات ذات الموضع والاتجاه والحجم، ولكن ليس لها مدى مكاني. [ مشكوك فيه - ناقش ] وفقًا لقاعدة اليد اليمنى ، فإن ثنائي القطب الحالي ينشئ مجالًا مغناطيسيًا يشير حول محور مكونه المتجه.

لتوليد إشارة يمكن اكتشافها، هناك حاجة إلى ما يقرب من 50000 خلية عصبية نشطة. [9] نظرًا لأن ثنائيات القطب الحالية يجب أن يكون لها اتجاهات مماثلة لتوليد مجالات مغناطيسية تعزز بعضها البعض، فغالبًا ما تكون طبقة الخلايا الهرمية ، التي تقع بشكل عمودي على سطح القشرة، هي التي تؤدي إلى ظهور مجالات مغناطيسية قابلة للقياس. تُبرز حزم هذه الخلايا العصبية الموجهة بشكل مماسي لسطح فروة الرأس أجزاء قابلة للقياس من مجالاتها المغناطيسية خارج الرأس، وتوجد هذه الحزم عادةً في الأثلام . يجرب الباحثون طرق معالجة الإشارات المختلفة في البحث عن طرق للكشف عن إشارات الدماغ العميقة (أي غير القشرية)، ولكن لا توجد طريقة مفيدة سريريًا متاحة حاليًا.

من الجدير بالذكر أن إمكانات الفعل لا تنتج عادةً مجالاً يمكن ملاحظته، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن التيارات المرتبطة بإمكانات الفعل تتدفق في اتجاهين متعاكسين وتلغي المجالات المغناطيسية بعضها البعض. ومع ذلك، فقد تم قياس مجالات الفعل من الجهاز العصبي الطرفي.

الحماية المغناطيسية

نظرًا لأن الإشارات المغناطيسية التي ينبعثها الدماغ تبلغ حوالي بضعة فيمتو تسلا، فإن الحماية من الإشارات المغناطيسية الخارجية، بما في ذلك المجال المغناطيسي للأرض ، أمر ضروري. يمكن الحصول على الحماية المغناطيسية المناسبة من خلال بناء غرف مصنوعة من الألومنيوم والمعادن المتعددة لتقليل الضوضاء عالية التردد ومنخفضة التردد ، على التوالي.

مدخل إلى MSR، يظهر طبقات الحماية المنفصلة

غرفة محمية مغناطيسيا (MSR)

يتكون نموذج الغرفة المحمية مغناطيسيًا (MSR) من ثلاث طبقات رئيسية متداخلة. تتكون كل طبقة من هذه الطبقات من طبقة ألومنيوم نقية بالإضافة إلى طبقة مغناطيسية حديدية عالية النفاذية ، تشبه في تركيبها مادة الموليبدينوم بيرمالوي . يتم توفير الطبقة المغناطيسية الحديدية على شكل صفائح بسمك 1 مم، بينما تتكون الطبقة الداخلية من أربع صفائح على اتصال وثيق، وتتكون الطبقتان الخارجيتان من ثلاث صفائح لكل منهما. يتم الحفاظ على الاستمرارية المغناطيسية بواسطة شرائط التراكب. يتم استخدام الغسالات العازلة في مجموعات البراغي لضمان عزل كل طبقة رئيسية كهربائيًا. يساعد هذا في القضاء على إشعاع التردد اللاسلكي ، والذي من شأنه أن يؤدي إلى تدهور أداء SQUID. يتم أيضًا الحفاظ على الاستمرارية الكهربائية للألمنيوم بواسطة شرائط التراكب من الألومنيوم لضمان حماية التيار الدوامي المتردد ، وهو أمر مهم عند الترددات التي تزيد عن 1 هرتز. غالبًا ما يتم طلاء وصلات الطبقة الداخلية بالفضة أو الذهب لتحسين توصيل طبقات الألومنيوم. [10]

نظام الحماية النشط

تم تصميم الأنظمة النشطة لإلغاء الضوضاء ثلاثية الأبعاد. لتنفيذ نظام نشط، يتم تثبيت مقاييس مغناطيسية منخفضة الضوضاء في مركز كل سطح وتوجيهها بشكل عمودي عليه. هذا يغذي سلبًا مكبر تيار مستمر من خلال شبكة تمرير منخفضة مع انخفاض بطيء لتقليل ردود الفعل الإيجابية والتذبذب. تم دمج أسلاك اهتزاز وإزالة المغناطيسية في النظام . تزيد الأسلاك المهتزة من النفاذية المغناطيسية، بينما يتم تطبيق أسلاك إزالة المغناطيسية الدائمة على جميع أسطح الطبقة الرئيسية الداخلية لإزالة المغناطيسية من الأسطح. [4] علاوة على ذلك، يمكن لخوارزميات إلغاء الضوضاء تقليل الضوضاء منخفضة التردد وعالية التردد. تتمتع الأنظمة الحديثة بأرضية ضوضاء تبلغ حوالي 2-3 fT / Hz 0.5 فوق 1 هرتز.

تحديد موقع المصدر

المشكلة العكسية

إن التحدي الذي يفرضه تخطيط الدماغ المغناطيسي هو تحديد موقع النشاط الكهربائي داخل الدماغ من المجالات المغناطيسية المستحثة خارج الرأس. إن المشاكل مثل هذه، حيث يتعين تقدير معلمات النموذج (موقع النشاط) من البيانات المقاسة (إشارات SQUID) يشار إليها باسم المشاكل العكسية (على النقيض من المشاكل الأمامية [11] حيث تكون معلمات النموذج (مثل موقع المصدر) معروفة ويجب تقدير البيانات (مثل المجال على مسافة معينة). تكمن الصعوبة الأساسية في أن المشكلة العكسية ليس لها حل فريد (أي أن هناك إجابات "صحيحة" لا حصر لها)، ومشكلة تحديد "أفضل" حل هي نفسها موضوع بحث مكثف. [12] يمكن استخلاص الحلول الممكنة باستخدام نماذج تنطوي على معرفة مسبقة بنشاط الدماغ.

يمكن أن تكون نماذج المصدر إما مفرطة التحديد أو ناقصة التحديد. قد يتكون النموذج المفرط التحديد من عدد قليل من المصادر الشبيهة بالنقط ("ثنائيات الأقطاب المكافئة")، والتي يتم تقدير مواقعها بعد ذلك من البيانات. يمكن استخدام النماذج ناقصة التحديد في الحالات التي يتم فيها تنشيط العديد من المناطق الموزعة المختلفة ("حلول المصدر الموزعة"): هناك عدد لا نهائي من توزيعات التيار المحتملة التي تفسر نتائج القياس، ولكن يتم اختيار الأكثر احتمالاً. تستفيد خوارزميات تحديد الموقع من نماذج المصدر والرأس المعطاة للعثور على موقع محتمل لمولد المجال البؤري الأساسي.

يعمل أحد أنواع خوارزميات تحديد المواقع للنماذج المفرطة التحديد عن طريق تعظيم التوقعات : يتم تهيئة النظام بتخمين أولي. يتم بدء حلقة، حيث يتم استخدام نموذج أمامي لمحاكاة المجال المغناطيسي الذي قد ينتج عن التخمين الحالي. يتم تعديل التخمين لتقليل التناقض بين المجال المحاكى والمجال المقاس. يتم تكرار هذه العملية حتى التقارب.

هناك تقنية شائعة أخرى وهي تشكيل الحزمة ، حيث يتم استخدام نموذج نظري للمجال المغناطيسي الناتج عن ثنائي القطب الحالي كأولوية، جنبًا إلى جنب مع إحصاءات من الدرجة الثانية للبيانات في شكل مصفوفة تباين ، لحساب الترجيح الخطي لمجموعة المستشعرات (مُشكِّل الحزمة) عبر معكوس باكوس جيلبرت . يُعرف هذا أيضًا باسم مُشكِّل الحزمة ذي التباين الأدنى المقيد خطيًا (LCMV). عندما يتم تطبيق مُشكِّل الحزمة على البيانات، فإنه ينتج تقديرًا للطاقة في "قناة افتراضية" في موقع المصدر.

لا يمكن المبالغة في التأكيد على مدى سوء طرح مشكلة عكسية لتخطيط الدماغ المغناطيسي الخالية من القيود. إذا كان هدف المرء هو تقدير كثافة التيار داخل الدماغ البشري بدقة 5 مم، فمن المعروف جيدًا أن الغالبية العظمى من المعلومات اللازمة لإجراء عكس فريد يجب ألا تأتي من قياس المجال المغناطيسي بل من القيود المطبقة على المشكلة. وعلاوة على ذلك، حتى عندما يكون العكس الفريد ممكنًا في وجود مثل هذه القيود، يمكن أن يكون العكس المذكور غير مستقر. يمكن استنتاج هذه الاستنتاجات بسهولة من الأعمال المنشورة. [13]

التصوير بالمصدر المغناطيسي

يمكن دمج مواقع المصدر مع صور التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) لإنشاء صور مصدر مغناطيسي (MSI). يتم دمج مجموعتي البيانات عن طريق قياس موقع مجموعة مشتركة من النقاط المرجعية المحددة أثناء التصوير بالرنين المغناطيسي بعلامات الدهون والمحددة أثناء التصوير بالرنين المغناطيسي المغناطيسي بملفات كهربائية من الأسلاك تنبعث منها مجالات مغناطيسية. ثم يتم استخدام مواقع النقاط المرجعية في كل مجموعة بيانات لتحديد نظام إحداثيات مشترك بحيث يكون من الممكن فرض بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي على بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي البنيوية (" التسجيل المشترك ").

إن أحد الانتقادات الموجهة لاستخدام هذه التقنية في الممارسة السريرية هو أنها تنتج مناطق ملونة ذات حدود محددة يتم فرضها على فحص التصوير بالرنين المغناطيسي: قد لا يدرك المشاهد غير المدرب أن الألوان لا تمثل يقينًا فسيولوجيًا، ليس بسبب الدقة المكانية المنخفضة نسبيًا لتصوير الدماغ المغناطيسي، بل بسبب بعض عدم اليقين المتأصل في سحابة الاحتمالات المستمدة من العمليات الإحصائية. ومع ذلك، عندما تؤكد صورة المصدر المغناطيسي بيانات أخرى، فقد تكون ذات فائدة سريرية.

تحديد مصدر نموذج ثنائي القطب

تتضمن تقنية نمذجة المصدر المقبولة على نطاق واسع لتخطيط الدماغ المغناطيسي حساب مجموعة من ثنائيات القطب المكافئة الحالية (ECDs)، والتي تفترض أن المصادر العصبية الأساسية هي بؤرية. إن إجراء ملاءمة ثنائي القطب هذا غير خطي ومحدد بشكل مفرط، حيث أن عدد معلمات ثنائي القطب غير المعروفة أقل من عدد قياسات تخطيط الدماغ المغناطيسي. [14] يتم تطبيق خوارزميات نموذج ثنائي القطب المتعدد الآلي مثل تصنيف الإشارات المتعددة (MUSIC) والنمذجة المكانية والزمانية متعددة البدايات (MSST) على تحليل استجابات تخطيط الدماغ المغناطيسي. تتمثل قيود نماذج ثنائي القطب في توصيف الاستجابات العصبية في (1) الصعوبات في تحديد مصادر ممتدة باستخدام ثنائيات القطب المكافئة الحالية، (2) المشاكل المتعلقة بالتقدير الدقيق للعدد الإجمالي لثنائيات القطب مقدمًا، و(3) الاعتماد على موقع ثنائي القطب، وخاصة العمق في الدماغ.

نماذج المصدر الموزعة

على عكس النمذجة ثنائية القطب المتعددة، تقسم نماذج المصدر الموزعة مساحة المصدر إلى شبكة تحتوي على عدد كبير من ثنائيات القطب. المشكلة العكسية هي الحصول على عزم ثنائي القطب لعقد الشبكة. [15] نظرًا لأن عدد عزم ثنائي القطب غير المعروف أكبر بكثير من عدد أجهزة استشعار MEG، فإن الحل العكسي غير محدد بدرجة كبيرة، لذلك هناك حاجة إلى قيود إضافية لتقليل غموض الحل. الميزة الأساسية لهذا النهج هي أنه لا يلزم تحديد مسبق لنموذج المصدر. ومع ذلك، قد يكون من الصعب تفسير التوزيعات الناتجة، لأنها تعكس فقط صورة "غير واضحة" (أو حتى مشوهة) لتوزيع المصدر العصبي الحقيقي. الأمر معقد بسبب حقيقة أن الدقة المكانية تعتمد بشدة على معلمات مختلفة مثل مساحة الدماغ والعمق والتوجيه وعدد أجهزة الاستشعار وما إلى ذلك. [16]

تحليل المكونات المستقلة (ICA)

تحليل المكونات المستقلة (ICA) هو حل آخر لمعالجة الإشارات يفصل الإشارات المختلفة المستقلة إحصائيًا في الوقت المناسب. يتم استخدامه في المقام الأول لإزالة الآثار مثل الرمش وحركة عضلات العين وآثار عضلات الوجه والآثار القلبية وما إلى ذلك من إشارات MEG وEEG التي قد تكون ملوثة بالضوضاء الخارجية. [17] ومع ذلك، فإن تحليل المكونات المستقلة لديه دقة ضعيفة لمصادر الدماغ المرتبطة بشكل كبير.

الاستخدام في الميدان

من المعروف أن أكثر من 100 نظام MEG تعمل في جميع أنحاء العالم، حيث تمتلك اليابان أكبر عدد من أنظمة MEG للفرد الواحد، وتمتلك الولايات المتحدة أكبر عدد إجمالي من أنظمة MEG. تم تصميم عدد صغير جدًا من الأنظمة في جميع أنحاء العالم لتسجيل الرضع و/أو الأجنة.

في مجال البحوث، يتمثل الاستخدام الأساسي لتخطيط الدماغ المغناطيسي في قياس مسارات النشاط الزمني. ويمكن لتخطيط الدماغ المغناطيسي حل الأحداث بدقة تصل إلى 10 ميلي ثانية أو أسرع، في حين يمكن للتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI)، الذي يعتمد على التغيرات في تدفق الدم، حل الأحداث بدقة تصل إلى عدة مئات من الملي ثانية في أفضل الأحوال. كما يحدد تخطيط الدماغ المغناطيسي بدقة المصادر في المناطق السمعية والحسية الجسدية والحركية الأولية. ولإنشاء خرائط وظيفية للقشرة البشرية أثناء المهام المعرفية الأكثر تعقيدًا، غالبًا ما يتم الجمع بين تخطيط الدماغ المغناطيسي والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي، حيث تكمل الطريقتان بعضهما البعض. لا تتفق بيانات تخطيط الدماغ المغناطيسي الوظيفي العصبية (MEG) والهيموديناميكية بالضرورة، على الرغم من العلاقة الوثيقة بين إمكانات المجال المحلي (LFP) وإشارات تعتمد على مستوى الأكسجين في الدم (BOLD). قد تنشأ إشارات تخطيط الدماغ المغناطيسي والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي من نفس المصدر (على الرغم من تصفية إشارات BOLD من خلال الاستجابة الهيموديناميكية).

كما يتم استخدام MEG لتحديد موقع الاستجابات في الدماغ بشكل أفضل. يسمح انفتاح إعداد MEG بإدخال المحفزات السمعية والبصرية الخارجية بسهولة. كما يمكن أن يقوم الشخص ببعض الحركة طالما أنها لا تهتز رأس الشخص. يمكن بعد ذلك رسم الاستجابات في الدماغ قبل وأثناء وبعد إدخال مثل هذه المحفزات / الحركة بدقة مكانية أكبر مما كان ممكنًا في السابق باستخدام EEG. [18] يستفيد علماء النفس أيضًا من التصوير العصبي MEG لفهم العلاقات بين وظائف المخ والسلوك بشكل أفضل. على سبيل المثال، تم إجراء عدد من الدراسات لمقارنة استجابات MEG للمرضى الذين يعانون من مشاكل نفسية بمرضى التحكم. كان هناك نجاح كبير في عزل الاستجابات الفريدة لدى المرضى المصابين بالفصام، مثل عجز البوابات السمعية للأصوات البشرية. [19] يتم استخدام MEG أيضًا لربط الاستجابات النفسية القياسية، مثل الاعتماد العاطفي على فهم اللغة. [20]

أفادت دراسات حديثة بتصنيف ناجح للمرضى المصابين بالتصلب المتعدد ومرض الزهايمر والفصام ومتلازمة شوغرن وإدمان الكحول المزمن وآلام الوجه واضطرابات نظم القلب القشرية المهادية . يمكن استخدام MEG للتمييز بين هؤلاء المرضى والأشخاص الأصحاء، مما يشير إلى دور مستقبلي لـ MEG في التشخيص. [21] [ 22 ]

إن جزءًا كبيرًا من صعوبة وتكلفة استخدام MEG هو الحاجة إلى التحليل اليدوي للبيانات. وقد تم إحراز تقدم في التحليل بواسطة الكمبيوتر، ومقارنة فحوصات المريض بتلك المأخوذة من قاعدة بيانات كبيرة من الفحوصات العادية، مع إمكانية تقليل التكلفة بشكل كبير. [23]

الاتصال بين المخ والتذبذبات العصبية

استنادًا إلى دقتها الزمنية المثالية، تُستخدم تقنية تخطيط الدماغ المغناطيسي (MEG) الآن بكثافة لدراسة النشاط التذبذبي في الدماغ، سواء من حيث التزامن العصبي المحلي أو التزامن عبر المناطق. وكمثال على التزامن العصبي المحلي، تم استخدام تقنية تخطيط الدماغ المغناطيسي للتحقيق في إيقاعات ألفا في مناطق الدماغ المستهدفة المختلفة، مثل القشرة البصرية [24] [25] أو القشرة السمعية. [26] استخدمت دراسات أخرى تقنية تخطيط الدماغ المغناطيسي لدراسة التفاعلات العصبية بين مناطق الدماغ المختلفة (على سبيل المثال، بين القشرة الأمامية والقشرة البصرية). [27] يمكن أيضًا استخدام تقنية تخطيط الدماغ المغناطيسي لدراسة التغيرات في التذبذبات العصبية عبر مراحل مختلفة من الوعي، مثل النوم. [28]

الصرع البؤري

الاستخدامات السريرية لـ MEG هي في الكشف عن النشاط المرضي وتحديد موقعه في المرضى المصابين بالصرع ، وفي تحديد موقع القشرة البليغة للتخطيط الجراحي في المرضى المصابين بأورام المخ أو الصرع المستعصي. الهدف من جراحة الصرع هو إزالة الأنسجة المسببة للصرع مع الحفاظ على مناطق الدماغ السليمة. [29] تساعد معرفة الموضع الدقيق للمناطق الأساسية في الدماغ (مثل القشرة الحركية الأولية والقشرة الحسية الأولية والقشرة البصرية والمناطق المشاركة في إنتاج الكلام والفهم) على تجنب العجز العصبي الناجم عن الجراحة. تعتبر التحفيز القشري المباشر والإمكانات المستحثة الحسية الجسدية المسجلة على تخطيط كهربية القشرة المخية (ECoG) المعيار الذهبي لتحديد موقع مناطق الدماغ الأساسية. يمكن إجراء هذه الإجراءات إما أثناء الجراحة أو من أقطاب الشبكة تحت الجافية المزمنة. كلاهما غازي.

تظهر عمليات تحديد المواقع غير الجراحية للثلم المركزي باستخدام تخطيط الدماغ المغناطيسي والتي تم الحصول عليها من المجالات المغناطيسية المستحثة حسيًا جسديًا اتفاقًا قويًا مع هذه التسجيلات الغازية. [30] [31] [32] تساعد دراسات تخطيط الدماغ المغناطيسي في توضيح التنظيم الوظيفي للقشرة الحسية الجسدية الأولية وتحديد المدى المكاني للقشرة الحسية الجسدية لليد من خلال تحفيز الأصابع الفردية. يُظهر هذا الاتفاق بين تحديد المواقع الغازية للأنسجة القشرية وتسجيلات تخطيط الدماغ المغناطيسي فعالية تحليل تخطيط الدماغ المغناطيسي ويشير إلى أن تخطيط الدماغ المغناطيسي قد يحل محل الإجراءات الغازية في المستقبل.

جنيني

تم استخدام MEG لدراسة العمليات المعرفية مثل الرؤية والسمع ومعالجة اللغة لدى الأجنة والمواليد الجدد. [33] يعمل نظامان فقط من أنظمة MEG المصممة خصيصًا للتسجيلات الجنينية في جميع أنحاء العالم. [34] تم تركيب الأول في جامعة أركنساس في عام 2000، وتم تركيب الثاني في جامعة توبنغن في عام 2008. يشار إلى كلا الجهازين باسم مجموعات SQUID لتقييم الإنجاب (SARA) ويستخدمان مجموعة مستشعرات مقعرة يكمل شكلها بطن المرأة الحامل. يمكن إجراء تسجيلات الجنين للنشاط القشري باستخدام جهاز SARA من عمر الحمل الذي يبلغ حوالي 25 أسبوعًا فصاعدًا حتى الولادة. على الرغم من أنها مصممة للتسجيلات الجنينية، إلا أن أنظمة SARA يمكنها أيضًا التسجيل من الرضع الموضوعين في المهد برأسهم أولاً تجاه مجموعة الحواس. [34] تم تركيب وحدة ثالثة عالية الكثافة مصنوعة خصيصًا مع تغطية مماثلة للبطن بالكامل في عام 2002 في المركز الطبي بجامعة كانساس لتقييم الكهربية الفسيولوجية للجنين. [35] [36] في حين أن عددًا صغيرًا فقط من الأجهزة في جميع أنحاء العالم قادرة على تسجيلات تخطيط دماغ الجنين اعتبارًا من عام 2023، فإن انتشار أجهزة قياس المغناطيسية المضخوخة بصريًا لتخطيط دماغ الجنين في أبحاث علم الأعصاب [37] من المرجح أن يؤدي إلى زيادة عدد مراكز الأبحاث القادرة على تسجيل ونشر بيانات تخطيط دماغ الجنين في المستقبل القريب. [34]

إصابة دماغية رضية

يمكن استخدام تخطيط الدماغ المغناطيسي لتحديد إصابات الدماغ الرضية، وهي شائعة بشكل خاص بين الجنود المعرضين للانفجارات. لا يمكن تشخيص مثل هذه الإصابات بسهولة باستخدام طرق أخرى، حيث تتداخل الأعراض (مثل اضطرابات النوم ومشاكل الذاكرة) مع أعراض الأمراض المصاحبة المتكررة مثل اضطراب ما بعد الصدمة (PTSD). [23]

تم تطوير تقنية تخطيط الدماغ المغناطيسي منذ ستينيات القرن العشرين، ولكن تم دعمها بشكل كبير من خلال التطورات الحديثة في خوارزميات الحوسبة والأجهزة، وتعد بدقة مكانية محسنة مقترنة بدقة زمنية عالية للغاية (أفضل من 1 مللي ثانية ). نظرًا لأن إشارة تخطيط الدماغ المغناطيسي هي مقياس مباشر للنشاط العصبي، فإن دقتها الزمنية قابلة للمقارنة بدقة الأقطاب الكهربائية داخل الجمجمة.

يكمل تخطيط الدماغ المغناطيسي تقنيات قياس نشاط الدماغ الأخرى مثل تخطيط كهربية الدماغ (EEG) والتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي . وتتمثل نقاط قوته في استقلاله عن هندسة الرأس مقارنة بتخطيط كهربية الدماغ (ما لم تكن هناك غرسات مغناطيسية حديدية )، وعدم التدخل الجراحي، وعدم استخدام الإشعاع المؤين، على عكس التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني، والدقة الزمنية العالية على عكس التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي.

MEG مقارنة بـ EEG

على الرغم من أن إشارات تخطيط كهربية الدماغ وتخطيط الدماغ المغناطيسي تنشأ من نفس العمليات العصبية الفسيولوجية، إلا أن هناك اختلافات مهمة. [38] تكون المجالات المغناطيسية أقل تشوهًا من المجالات الكهربائية بواسطة الجمجمة وفروة الرأس، مما يؤدي إلى دقة مكانية أفضل لتخطيط كهربية الدماغ المغناطيسي. في حين أن تخطيط كهربية الدماغ لفروة الرأس حساس لكل من المكونات المماسية والشعاعية لمصدر التيار في موصل كروي الحجم، فإن تخطيط كهربية الدماغ المغناطيسي يكتشف مكوناته المماسية فقط. وبالتالي، يمكن لتخطيط كهربية الدماغ لفروة الرأس اكتشاف النشاط في كل من الثلمات وفي الجزء العلوي من التلافيف القشرية، بينما يكون تخطيط كهربية الدماغ المغناطيسي أكثر حساسية للنشاط الناشئ في الثلمات. وبالتالي، يكون تخطيط كهربية الدماغ حساسًا للنشاط في مناطق أكثر من الدماغ، ولكن النشاط المرئي في تخطيط كهربية الدماغ المغناطيسي يمكن أيضًا تحديد موقعه بدقة أكبر.

إن تخطيط كهربية الدماغ لفروة الرأس حساس لتيارات الحجم خارج الخلية التي تنتجها الإمكانات ما بعد المشبكية. يكتشف تخطيط كهربية الدماغ التيارات داخل الخلايا المرتبطة في المقام الأول بهذه الإمكانات المشبكية لأن مكونات المجال التي تولدها تيارات الحجم تميل إلى الإلغاء في موصل كروي الحجم. [39] إن اضمحلال المجالات المغناطيسية كدالة للمسافة أكثر وضوحًا من المجالات الكهربائية. لذلك، فإن تخطيط كهربية الدماغ لفروة الرأس أكثر حساسية للنشاط القشري السطحي، مما يجعله مفيدًا لدراسة الصرع القشري الحديث. أخيرًا، تخطيط كهربية الدماغ لفروة الرأس خالٍ من المرجع، بينما يعتمد تخطيط كهربية الدماغ لفروة الرأس على مرجع يجعل تفسير البيانات صعبًا عند تنشيطه.

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ ab Hämäläinen M, Hari R, Ilmoniemi RJ, Knuutila J, Lounasmaa OV (1993). "Magnetoencephalography—theory, instrumentation, and applications to noninvasive studies of the working human brain" (PDF) . مراجعات الفيزياء الحديثة . 65 (2): 413–497. رمز Bibcode :1993RvMP...65..413H. doi :10.1103/RevModPhys.65.413. ISSN  0034-6861.
  2. ^ ab Boto E, Holmes N, Leggett J, Roberts G, Shah V, Meyer SS, et al. (مارس 2018). "نقل التصوير المغناطيسي الدماغي نحو التطبيقات الواقعية باستخدام نظام يمكن ارتداؤه". Nature . 555 (7698): 657–661. Bibcode :2018Natur.555..657B. doi :10.1038/nature26147. PMC 6063354. PMID  29562238 . 
  3. ^ كارلسون NR (2013). علم وظائف الأعضاء السلوكي . أبر سادل ريفر، نيوجيرسي: بيرسون للتعليم، ص 152-153. رقم ISBN 978-0-205-23939-9.
  4. ^ ab Cohen D (أغسطس 1968). "Magnetoencephalography: evidence of magnetic fields produced by alpha-rhythm currents". Science . 161 (3843): 784–6. Bibcode :1968Sci...161..784C. doi :10.1126/science.161.3843.784. PMID  5663803. S2CID  34001253.
  5. ^ Zimmerman JE, Theine P, Harding JT (1970). "تصميم وتشغيل أجهزة الكم المستقرة ذات التوصيل الفائق ذات نقطة الاتصال، وما إلى ذلك". مجلة الفيزياء التطبيقية . 41 (4): 1572–1580. رمز Bibcode :1970JAP....41.1572Z. doi :10.1063/1.1659074.
  6. ^ Cohen D (فبراير 1972). "Magnetoencephalography: detection of the brain's electrical activity with a superconducting magnetometer" (PDF) . Science . 175 (4022): 664–6. Bibcode :1972Sci...175..664C. doi :10.1126/science.175.4022.664. PMID  5009769. S2CID  29638065.
  7. ^ Yamamoto T، Williamson SJ، Kaufman L، Nicholson C، Llinas R: تحديد الموقع المغناطيسي للنشاط العصبي في الدماغ البشري. Proc Natl Acad Sci 85:8732-8736، 1988[9]
  8. ^ Sander TH, Preusser J, Mhaskar R, Kitching J, Trahms L, Knappe S (مايو 2012). "Magnetoencephalography with a chip-scale atomic magnetometer". Biomedical Optics Express . 3 (5): 981–90. doi :10.1364/BOE.3.000981. PMC 3342203. PMID  22567591 . 
  9. ^ أوكادا واي (1983). “تكوين الخلايا العصبية للمجالات المغناطيسية المستحثة”. في ويليامسون إس إتش، روماني جي إل، كوفمان إل، مودينا الأول (محرران). المغناطيسية الحيوية: نهج متعدد التخصصات . نيويورك: الصحافة الكاملة. ص 399-408. رقم ISBN 978-1-4757-1785-3.
  10. ^ Cohen D, Schläpfer U, Ahlfors S, Hämäläinen M, Halgren E (August 2002). "New Six-Layer Magnetically-Shielded Room for MEG" (PDF) . وقائع المؤتمر الدولي الثالث عشر للمغناطيسية الحيوية . 10. Jena, Germany: VDE Verlag: 919–921. S2CID  27016664. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2020-08-03.
  11. ^ Tanzer IO (2006). النمذجة العددية في تخطيط كهربية الدماغ والمغناطيسية (أطروحة دكتوراه). فنلندا: جامعة هلسنكي للتكنولوجيا.
  12. ^ Hauk O, Wakeman DG, Henson R (فبراير 2011). "مقارنة تقديرات الحد الأدنى للمعيار المعياري للضوضاء لتحليل تخطيط الدماغ المغناطيسي باستخدام مقاييس الدقة المتعددة". NeuroImage . 54 (3): 1966–74. doi :10.1016/j.neuroimage.2010.09.053. PMC 3018574. PMID  20884360 . 
  13. ^ Sheltraw D, Coutsias E (2003). "قابلية عكس كثافة التيار من البيانات الكهرومغناطيسية القريبة المجال" (PDF) . مجلة الفيزياء التطبيقية . 94 (8): 5307–5315. رمز Bibcode :2003JAP....94.5307S. doi :10.1063/1.1611262.
  14. ^ Huang MX, Dale AM, Song T, Halgren E, Harrington DL, Podgorny I, et al. (يوليو 2006). "Vector-based spatial-temporal minimum L1-norm solution for MEG". NeuroImage . 31 (3): 1025–37. doi :10.1016/j.neuroimage.2006.01.029. PMID  16542857. S2CID  9607000.
  15. ^ Hämäläinen MS, Ilmoniemi RJ (يناير 1994). "تفسير المجالات المغناطيسية للدماغ: تقديرات الحد الأدنى للمعايير". الهندسة الطبية والبيولوجية والحوسبة . 32 (1): 35-42. doi :10.1007/BF02512476. PMID  8182960. S2CID  6796187.
  16. ^ Molins A, Stufflebeam SM, Brown EN, Hämäläinen MS (سبتمبر 2008). "تحديد الفائدة من دمج بيانات تخطيط كهربية الدماغ وتخطيط كهربية الدماغ في تقدير الحد الأدنى لـ ℓ 2 ". NeuroImage . 42 (3): 1069–77. doi :10.1016/j.neuroimage.2008.05.064. PMID  18602485. S2CID  6462818.
  17. ^ Jung TP, Makeig S, Westerfield M, Townsend J, Courchesne E, Sejnowski TJ (أكتوبر 2000). "إزالة آثار نشاط العين من الإمكانات المرتبطة بالأحداث البصرية لدى الأشخاص العاديين والسريريين". علم وظائف الأعصاب السريري . 111 (10): 1745–58. CiteSeerX 10.1.1.164.9941 . doi :10.1016/S1388-2457(00)00386-2. PMID  11018488. S2CID  11044416. 
  18. ^ Cui R, Cunnington R, Beisteiner R, Deecke L (2012). "تأثيرات قوة الحمل على النشاط القشري الذي يسبق حركة الأصابع الطوعية". علم الأعصاب والطب النفسي وأبحاث الدماغ . 18 (3): 97-104. doi :10.1016/j.npbr.2012.03.001.
  19. ^ هيرانو واي، هيرانو إس، مايكاوا تي، أوباياشي سي، أوريبي إن، مونجي أ، وآخرون. (مارس 2010). “عجز البوابات السمعية للأصوات البشرية في مرض انفصام الشخصية: دراسة MEG”. أبحاث الفصام . 117 (1): 61-7. دوى :10.1016/j.schres.2009.09.003. بميد  19783406. S2CID  7845180.
  20. ^ إيهارا أ، وي كيو، ماتاني أ، فوجيماكي إن، ياجورا إتش، نوجاي تي، وآخرون. (يناير 2012). “فهم اللغة يعتمد على السياق العاطفي: دراسة تخطيط الدماغ المغناطيسي”. أبحاث علم الأعصاب . 72 (1): 50-8. دوى :10.1016/j.neures.2011.09.011. بميد  22001763. S2CID  836242.
  21. ^ Georgopoulos AP, Karageorgiou E, Leuthold AC, Lewis SM, Lynch JK, Alonso AA, et al. (ديسمبر 2007). "التفاعلات العصبية المتزامنة التي يتم تقييمها بواسطة التصوير المغناطيسي للدماغ: مؤشر حيوي وظيفي لاضطرابات الدماغ". مجلة الهندسة العصبية . 4 (4): 349–55. رمز Bibcode :2007JNEng...4..349G. doi :10.1088/1741-2560/4/4/001. hdl : 10161/12446 . PMID  18057502. S2CID  2836220.
  22. ^ مونتيز تي، بويل إس إس، جونز بي إف، مانشاندن الأول، فيربونت جي بي، فان ديك بي دبليو، وآخرون. (فبراير 2009). “الارتباطات الزمنية المتغيرة في تذبذبات ألفا الجدارية وثيتا الجبهية في المرحلة المبكرة من مرض الزهايمر”. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 106 (5): 1614–9. بيب كود :2009PNAS..106.1614M. دوى : 10.1073/pnas.0811699106 . بمك 2635782 . بميد  19164579. 
  23. ^ ab Rose D (20 فبراير 2022). "قدامى المحاربين في الجيش البريطاني محرومون من العلاج لإصابات الدماغ". The Observer .
  24. ^ Bagherzadeh Y, Baldauf D, Pantazis D, Desimone R (فبراير 2020). "التزامن ألفا والتحكم في التغذية العصبية للانتباه المكاني". Neuron . 105 (3): 577–587.e5. doi : 10.1016/j.neuron.2019.11.001 . hdl : 11572/252726 . PMID  31812515. S2CID  208614924.
  25. ^ دي فريس إي، بالدوف دي (أكتوبر 2019). "الترجيح الانتباهي في شبكة معالجة الوجه: دراسة التصوير المغناطيسي الدماغي الموجه بالصور باستخدام عمليات التزامن الدورية المتعددة". مجلة علوم الأعصاب الإدراكية . 31 (10): 1573-1588. doi :10.1162/jocn_a_01428. hdl : 11572/252722 . PMID  31112470. S2CID  160012572.
  26. ^ de Vries IE, Marinato G, Baldauf D (أكتوبر 2021). "فك شفرة الانتباه السمعي القائم على الأشياء من تذبذبات ألفا المعاد بناؤها بواسطة تخطيط الدماغ المغناطيسي من المصدر". مجلة علوم الأعصاب . 41 (41): 8603-8617. doi :10.1523/JNEUROSCI.0583-21.2021. PMC 8513695. PMID  34429378 . 
  27. ^ Baldauf D, Desimone R (أبريل 2014). "الآليات العصبية للانتباه القائم على الأشياء". Science . 344 (6182): 424–427. Bibcode :2014Sci...344..424B. doi : 10.1126/science.1247003 . PMID  24763592. S2CID  34728448.
  28. ^ Brancaccio A, Tabarelli D, Bigica M, Baldauf D (أبريل 2020). "تحديد مصدر النشاط التذبذبي الخاص بمرحلة النوم في القشرة المخية". التقارير العلمية . 10 (1): 6976. Bibcode :2020NatSR..10.6976B. doi :10.1038/s41598-020-63933-5. PMC 7181624. PMID  32332806 . 
  29. ^ Luders HO (1992). جراحة الصرع . مطبعة نيويورك رافين.
  30. ^ Sutherling WW, Crandall PH, Darcey TM, Becker DP, Levesque MF, Barth DS (نوفمبر 1988). "تتفق المجالات المغناطيسية والكهربائية مع التوطين داخل الجمجمة للقشرة الحسية الجسدية". علم الأعصاب . 38 (11): 1705-14. doi :10.1212/WNL.38.11.1705. PMID  3185905. S2CID  8828767.
  31. ^ Rowley HA, Roberts TP (نوفمبر 1995). "التحديد الوظيفي بواسطة التصوير المغناطيسي للدماغ". Neuroimaging Clinics of North America . 5 (4): 695–710. PMID  8564291.
  32. ^ Gallen CC, Hirschkoff EC, Buchanan DS (مايو 1995). "Magnetoencephalography and magnetic source photography. Capabilities and limitations". Neuroimaging Clinics of North America . 5 (2): 227–49. PMID  7640886.
  33. ^ شيريدان سي جيه، ماتوز تي، دراجانوفا آر، إسواران إتش، بريسل إتش (2010). "تصوير الدماغ المغناطيسي للجنين - الإنجازات والتحديات في دراسة استجابات الدماغ قبل الولادة وبعدها: مراجعة". نمو الرضع والأطفال . 19 (1): 80-93. doi :10.1002/icd.657. PMC 2830651. PMID  20209112 . 
  34. ^ abc Frohlich J, Bayne T, Crone JS, DallaVecchia A, Kirkeby-Hinrup A, Mediano PA, et al. (يونيو 2023). "ليس باستخدام "zap" ولكن باستخدام "beep": قياس أصول تجربة ما حول الولادة". NeuroImage . 273 : 120057. doi : 10.1016/j.neuroimage.2023.120057 . PMID  37001834. S2CID  257807321.
  35. ^ "CTF تقوم بتثبيت نظام MEG في KUMC". AuntMinnie . 2002-12-10 . تم الاسترجاع في 2024-10-22 .
  36. ^ Minai U, Gustafson K, Fiorentino R, Jongman A, Sereno J (يوليو 2017). "التمييز اللغوي القائم على إيقاع الجنين: دراسة قياس مغناطيسية حيوية". NeuroReport . 28 (10): 561–564. doi :10.1097/WNR.00000000000000794. PMC 5611858. PMID  28538518 . 
  37. ^ Brookes MJ, Leggett J, Rea M, Hill RM, Holmes N, Boto E, et al. (أغسطس 2022). "Magnetoencephalography with optically pumped magnetometers (OPM-MEG): the next generation offunctional neuroimaging". Trends in Neurosciences . 45 (8): 621–634. doi : 10.1016/j.tins.2022.05.008 . PMC 10465236. PMID  35779970. S2CID  250122240. 
  38. ^ Cohen D, Cuffin BN (يوليو 1983). "إثبات الاختلافات المفيدة بين مخطط الدماغ المغناطيسي ومخطط كهربية الدماغ". تخطيط كهربية الدماغ وعلم وظائف الأعصاب السريري . 56 (1): 38-51. doi :10.1016/0013-4694(83)90005-6. PMID  6190632.
  39. ^ Barth DS, Sutherling W, Beatty J (مارس 1986). "التيارات داخل الخلايا من طفرات البنسلين بين النوبات: أدلة من رسم الخرائط المغناطيسية العصبية". Brain Research . 368 (1): 36–48. doi :10.1016/0006-8993(86)91040-1. PMID  3955364. S2CID  3078690.

قراءة إضافية

  • Baillet S, Mosher JC, Leahy RM (نوفمبر 2001). "Electromagnetic Brain Mapping". مجلة معالجة الإشارات IEEE . 18 (6): 14–30. Bibcode :2001ISPM...18...14B. doi :10.1109/79.962275.
  • Cohen D (2004). "بوسطن وتاريخ المغناطيسية الحيوية". علم الأعصاب وعلم وظائف الأعصاب السريرية . 30 (1): 114. PMID  16012683.
  • Cohen D, Halgren E (2004). "Magnetoencephalography". في Adelman G, Smith B (المحرران). موسوعة علوم الأعصاب . Elsevier.
  • Hämäläinen M, Hari R, Ilmoniemi R, Knuutila J, Lounasmaa OV (1993). "Magnetoencephalography – theory, instrumentation, and applications to noninvasive studies of signal processing in the human brain" (PDF) . مراجعات الفيزياء الحديثة . 65 (2): 413-497. رمز Bibcode :1993RvMP...65..413H. doi :10.1103/revmodphys.65.413.
  • هانسن بي سي، كرينجلبخ إم إل، سالملين آر (2010). إم إي جي: مقدمة إلى الأساليب . نيويورك: مطبعة جامعة أكسفورد.
  • موراكامي س، أوكادا ي (سبتمبر 2006). "مساهمات الخلايا العصبية القشرية الجديدة الرئيسية في إشارات تخطيط الدماغ المغناطيسي وتخطيط كهربية الدماغ". مجلة علم وظائف الأعضاء . 575 (الجزء 3): 925-36. doi :10.1113/jphysiol.2006.105379. PMC  1995687. PMID  16613883 .
  • Suk J، Ribary U، Cappell J، Yamamoto T، Llinás R (مارس 1991). "التحديد التشريحي الذي كشفته تسجيلات MEG للجهاز الحسي الجسدي البشري". تخطيط كهربية الدماغ وعلم وظائف الأعصاب السريري . 78 (3): 185-96. doi :10.1016/0013-4694(91)90032-y. PMID  1707790.
  • تانزر أو آي (2006). النمذجة العددية في تخطيط كهربية الدماغ والمغناطيسية (أطروحة دكتوراه). فنلندا: جامعة هلسنكي للتكنولوجيا.
  • Wolters CH، Anwander A، Tricoche X، Weinstein D، Koch MA، MacLeod RS (2006). "تأثير تباين التوصيل النسيجي على حساب مجال EEG/MEG والتيار العائد في نموذج واقعي للرأس: دراسة محاكاة وتصور باستخدام نمذجة العناصر المحدودة عالية الدقة". NeuroImage . 30 (3): 813–826. doi :10.1016/j.neuroimage.2005.10.014. hdl : 11858/00-001M-0000-0010-BD20-9 . PMID  16364662. S2CID  5578998.
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=التصوير المغناطيسي للدماغ&oldid=1253265116"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate