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「機能的磁気共鳴画像法」の版間の差分
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機能的磁気共鳴画像とは、[[磁気共鳴画像法|磁気共鳴画像]] (magnetic resonance imaging; MRI)を用いて生体の[[脳]]や[[脊髄]]を一定時間連続的に撮像し、脳活動（神経活動と[[シナプス]]活動等の総和）と相関するMRI信号の変動を非侵襲的に計測する技術である。 | 機能的磁気共鳴画像とは、[[磁気共鳴画像法|磁気共鳴画像]] ([[磁気共鳴画像法|magnetic resonance imaging]]; [[磁気共鳴画像法|MRI]])を用いて生体の[[脳]]や[[脊髄]]を一定時間連続的に撮像し、脳活動（神経活動と[[シナプス]]活動等の総和）と相関するMRI信号の変動を非侵襲的に計測する技術である。 | ||
1990年代の初頭に開発されるやいなや、当時ヒト脳機能イメージング研究手法の主流であった[[ | 1990年代の初頭に開発されるやいなや、当時ヒト脳機能イメージング研究手法の主流であった[[ポジトロン断層法]]（[[PET]]）による血流・代謝測定を置き換えた。現在では、脳機能イメージング研究の代名詞として、健常脳の機能分離や機能連関の理解、あるいは精神・神経疾患の病態生理の解明のため、欠かすことのできないツールとなっている。ただしfMRIは、PETと同様、脳活動の本態である神経細胞の電気化学的活動そのものを測定しているのではなく、脳活動の代用マーカー（surrogate marker）としての局所酸素代謝・血流動態を画像化していることには留意が必要である。また、脳活動に由来するfMRI信号の変動は、脳活動以外の要因による信号変動と比較して必ずしも大きくないため、興味のある脳活動を抽出するために適切な画像・信号処理を行うことも重要である。本項目では、脳機能を解明するツールとしてのfMRIの原理、解析法とそれらを応用した脳科学研究の潮流を概説する。 | ||
[[File:Hanakawa_fMRI_Fig1.png|thumb|right|'''図1. 神経血管連関の模式図'''<br>脳血流（CBF）は動脈〜小動脈（arteriole）から流入し、動脈血中では[[wj:赤血球|赤血球]]の[[wj:ヘモグロビン|ヘモグロビン]]は酸素化（oxy-Hb）されている。<br>刺激がない安静時'''（左）'''であっても、酸素は脳の基礎代謝要求により消費される。酸素は毛細血管で脳組織に供給され、酸素化ヘモグロビン（oxy-Hb）は、[[wj:常磁性体|常磁性体]]である還元ヘモグロビン（deoxy-Hb)に変わる。<br>外的刺激などによりシナプス入力と神経活動が増加すると'''（右）'''、局所の酸素・エネルギー代謝要求は安静時と比較して増加する。酸素消費により還元ヘモグロビン（常磁性体）が増加するはずだから、局所磁場が乱れて[[磁気共鳴画像法#T2*緩和|T2*]]が短縮するように思われる（陰性BOLD信号）。しかし、神経血管単位は基礎代謝要求の増加を検知して動脈血の流入を要求量以上に増加させるらしい。この過程には[[プロスタグランジン]]（PG）や[[一酸化窒素]]（NO）が関わっているとされる。これらの影響の総和として、脳活動が増加する部分ではdeoxy-Hbが相対的に薄まって局所磁場が安定し、T2*延長が観察される。多くのfMRI法ではこのT2*の延長を陽性BOLD信号として計測している。]] | [[File:Hanakawa_fMRI_Fig1.png|thumb|right|'''図1. 神経血管連関の模式図'''<br>脳血流（CBF）は動脈〜小動脈（arteriole）から流入し、動脈血中では[[wj:赤血球|赤血球]]の[[wj:ヘモグロビン|ヘモグロビン]]は酸素化（oxy-Hb）されている。<br>刺激がない安静時'''（左）'''であっても、酸素は脳の基礎代謝要求により消費される。酸素は毛細血管で脳組織に供給され、酸素化ヘモグロビン（oxy-Hb）は、[[wj:常磁性体|常磁性体]]である還元ヘモグロビン（deoxy-Hb)に変わる。<br>外的刺激などによりシナプス入力と神経活動が増加すると'''（右）'''、局所の酸素・エネルギー代謝要求は安静時と比較して増加する。酸素消費により還元ヘモグロビン（常磁性体）が増加するはずだから、局所磁場が乱れて[[磁気共鳴画像法#T2*緩和|T2*]]が短縮するように思われる（陰性BOLD信号）。しかし、神経血管単位は基礎代謝要求の増加を検知して動脈血の流入を要求量以上に増加させるらしい。この過程には[[プロスタグランジン]]（PG）や[[一酸化窒素]]（NO）が関わっているとされる。これらの影響の総和として、脳活動が増加する部分ではdeoxy-Hbが相対的に薄まって局所磁場が安定し、T2*延長が観察される。多くのfMRI法ではこのT2*の延長を陽性BOLD信号として計測している。]] | ||