I nordfløyen på Rikshospitalet på Gaustad i Oslo med markagrensa som nærmeste nabo, ligger Intervensjonssenteret. Her finner vi fMRI-laben (funksjonell MR) som Psykologisk Institutt ved Universitetet i Oslo er medeier i. Intervensjonssenteret er en forsknings- og utviklingsavdeling som bl.a. utvikler og kvalitetssikrer nye behandlingsmetoder innen bildeveiledet behandling. Her blir vi møtt av Tor Endestad fra Psykologisk Institutt som åpner dørene for oss. Maskinen, en Phillips Sonata 3T, er enorm. Nesten som et ”monster”. Pasientene eller forsøkspersonene blir lagt horisontalt på en båre med en slags hjelm eller hette tett rundt hodet. Så blir de ført inn i en trang tunell, der veggen er omsluttet av en kraftig magnet. Endestad medgir at enkelte som er plaget av klaustrofobi eller angst får litt problemer her. Ikke rart tenker vi, og tar monsteret nærmere i øyesyn. Endestad advarer oss mot å gå for nær med kamera og mobiltelefoner. Den sterke magneten slår ut alt. Og demonstrerer med en tennisball som henger i en snor. En meter fra åpningen suges ballen inn i tunellen slik at snora ligger rett ut horisontalt.

Setter farge på hjernen med statistikk

Ved hjelp av magnetfeltet og radiofrekvenspulser blir signaler fra hydrogenkjernene i vev registrert når kroppen sendes gjennom maskinen. Hydrogenkjernene retter seg og faller i takt med at magnetfeltet slås av og på. Og de faller med ulik hastighet i ulikt vev. På den måten følger hydrogenmolekylene nervefibrenes baner. Nervestrukturen i hjernen kan dermed overføres til et rent visuelt bilde. Strukturen i vevet rekonstrueres som en skala grå toner. Nervecellene forbrenner energi via blodtilførselen. Forandringer i den deoksygenerte blodstrømmen avslører dermed hvor aktiviteten har vært størst. Denne informasjonen behandles statistisk og fargekoder legges til slik at de aktuelle områdene trer tydeligere fram mot de grå tonene, som den øvrige hjerneaktiviteten representeres med. På den måten får vi spektakulær bilder om aktiviteten i hjernen. Bildene omtales gjerne som ”postkort” fra hjernen, legger Endestad til, og mener med det at bildene i enkelte sammenhenger kanskje blir mer talende enn det den faktiske hjerneaktiviteten tilsier. For vår egen regning, siden vi nå nærmer oss jul. Hva passer ikke bedre da enn å se på det som julekort?

Viktig bidrag til kunnskap om hjernens funksjon

fMRI har gitt forskerne mulighet til å studere tankeprosesser i hjernen mens de foregår hos friske personer. Dette har gitt opphav til en enorm mengde ny kunnskap om disse prosessene og deres nevronale grunnlag. Hver dag publiseres det arbeider i vitenskapelige tidskrift om oppmerksomhet, opplevelse av og bearbeiding av følelser, hukommelse og sansing som er basert på denne tilnærmingen. På den ene siden er dette en ny verden av muligheter til forståelse. På den andre siden, fortsetter Endestad, lar vi oss kanskje forføre av disse bildene og drar slutninger litt langt. Bildene fra fMRI har en tidsoppløsning som er avhengig av blodgjennomstrømningen. Forandringer i aktivitet vil kunne rekonstrueres ned mot et halvt sekund. Dette blir lett underkommunisert. En annen svakhet er at signalene gjerne blir svake eller mangler helt i de områdene av hjernen som har store grenseflater mot luft. Dette er gjerne tilfelle i frontale og bakre områder av hjernen.

Lekre bilder forteller ikke alt

For uinnvidde som ikke kjenner teknikken, kan bildene føre til at synet på hjernen overforenkles. Det bildene ikke forteller, er den kontinuerlige aktiviteten i ulike nettverk som ikke blir opplyst eller fargelagt. Likevel mener Endestad at fMRI gir viktig visuell informasjon og vil ha stor betydning i mange år fremover i vår forståelse av hjernen og atferd. Mest interessant er dynamiske studier, dvs studier der fMRI blir brukt samtidig som en forsøksperson arbeider med en oppgave, for eksempel en Stroop test. Dette er blant annet en test på vedvarende oppmerksomhet og konsentrasjon målt ved reaksjonstid og antall riktige og gale svar. Men det stiller store krav til at måle- og testutstyret er koordinert og kalibrert med fMRI maskinen. I tillegg må hjerneaktivitet knyttet til andre funksjoner og forstyrrende stimuli filtreres bort, slik at den aktiviteten som er i fokus kan tre klart og tydelig fram. Foruten Endestad selv, har laboratoriet et solid team av fagfolk med fysikere, ingeniør, radiograf, statistiker, røntgenlege, samt assistenter.

Økt kunnskap gjennom å kombinere bildeteknikker

Endestad peker på at det meste av atferden vår involverer store sammenhengende nevrale nettverk som krever studier på makronivå. Men også studier på mikronivå, lokalisert til enkeltceller eller mer avgrensede cellegrupper er svært viktig. Der fMRI blir brukt, for eksempel i studier av AD/HD eller Tourettes syndrom, kreves det en svært omfattende og grundig spesifisering av symptomer, oppgaver og atferd. I laben er det enda ikke utført studier på personer med AD/HD, TS eller narkolepsi, men Endestad har vært med på å publisere flere vitenskaplige artikler om det nevronale grunnlaget for arbeidsminne (se referanser for noen av de siste). En av de som kanskje har mest erfaring på bildestudier av AD/HD er George Bush ved Department of Psychiatry, Harvard Medical School i Boston. I en fersk oversiktsartikkel (Bush 2009) går han gjennom ulike metoder for billedstudier av nettverket av nerveceller som er involvert i oppmerksomhet hos AD/HD pasienter. Her tar han til orde for å kombinere ulike bildeteknikker for å undersøke de samme individene. Dette vil redusere den anatomiske variabiliteten i dataene og gi rikere og mer komplette datasett der metodene utfyller hverandre. FMRI har utmerket spatial oppløsning, dvs. hjernen gjengitt i romperspektiv. Men tidsoppløsningen er ikke fullt så presis. ERP og MEG (se faktaboks) gir en tidspresisjon på millisekunder, men den spatiale oppløsningen er forholdsvis dårlig. Kombinasjonen av fMRI og EEG ser ut til å være en god metode for kognitive og affektive oppgaver. Bush nevner også kombinasjonen fMRI og PET dopaminerge bildeteknikker som en interessant mulighet.

Referanser
George Bush. Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder and Attention Networks. Neuropsychopharmacology REVIEWS (2009) s 1 – 23.

Greenlee, M., Rothmayr, C., Baumann, O., Rutschmann, R. M., Endestad, T., Magnussen, S., (2007). Dissociated pattern of neural correlates for verbal and non-verbal coding strategies in visual working memory. Journal of Vision 7. pp 850-850.

Baumann, O, Endestad, T, Magnussen, S, Greenlee, M. W. (2008). Delayed discrimination of spatial frequency for gratings of different orientation: behavioral and fMRI evidence for low-level perceptual memory stores in early visual cortex. Experimental Brain Research 188, pp 363-369.

Thoresen, C., Jensen, J., Sigvartsen, N. P. B., Bolstad, I., Andreassen, O. A,, Endestad, T. (2009). Object–location source recognition in working memory: an fMRI study. Schizophrenia Bulletin. 35, 163-163.


Stroop er en nevropsykologisk test som måler reaksjonstiden på en oppgave. Når et ord som blå, grønn, rød, etc. er skrevet med en annen farge enn det ordet uttrykker (for eksempel ordet rødt skrevet i blått) tar det lengre tid å benevne fargen enn når det er samsvar mellom ord og fargen på skriften. Denne effekten er oppkalt etter den amerikanske psykologen John Ridley Stroop.

Magnetresonanstomografi (MRI). Teknikk basert på at et kraftig magnetfelt retter inn hydrogenatomene i vev. Radiobølger endrer innretningen på denne magnetiseringen slik at mønsteret i vevet kan skannes.

Funksjonell MR (fMRI). Teknikk for å måle funksjoner i hjernen. Måler endring i blodgjennomstrømning, egentlig oksygeniseringen av blodet som trengs til metabolske prosesser under presynaptisk reopptak

Elektroencefalogram (EEG). Nevrofysiologisk måling og registrering av hjernens elektriske aktivitet. Vanligvis utføres registrering med 21 elektroder festes til hodets overflate. EEG brukes til undersøkelse av hjernens funksjon, særlig ved epilepsi, men også ved enkelte andre sykdommer som kan påvirke hjernen.

Event related potential (ERP). Elektrofysiologisk mål på hjernens respons som er direkte resultat av en intern eller ekstern stimuli (tanke eller oppfatning). Teknikken er basert på EEG.

Positron emission tomography (PET). Nukleærmedisinsk bildeteknikk som lager tredimensjonale bilder av biologiske prosesser i kroppen, hvor en radioaktiv isotop med kort levetid sendes ut i blodomløpet. Organet av interesse blir scannet og den radioaktive strålingen fanges opp og blir analysert og omformet til et tredimensjonalt bilde ved hjelp av data.

Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT). Isotopundersøkelse som måler blodgjennomstrømningen i visse avsnitt av hjernen og gir 3-dimensjonale snittbilder. Metoden gir bilder med dårligere opp-løsning enn PET, men koster mindre.

Magnetoencephalography (MEG). Måler magnetiske felt som produseres av den elektriske aktiviteten i hjernen ved hjelp av ekstremt sensitive elektroder. Brukes til å registrere aktivitet i ulike deler av hjernen, for eksempel i forbindelse med nevrofeedback. De magnetiske signalene forstyrres mindre enn den elektriske aktiviteten som registreres ved EE G, og gir dermed mer nøyaktige bilder av de spesifikke funksjonene som måles. 

Sørg for at du siterer korrekt fra denne artikkelen:
Vollan, S T og Midtlyng, E (2009): Julekort fra hjernen. INNSIKT;4:8-9

TRYKK HER FOR Å LESE FLERE ARTIKLER I SAMME UTGAVE