Magnetoencephalography

De Magnetoencephalography bestudeert de magnetische activiteit van de hersenen. Samen met andere methoden wordt het gebruikt om hersenfuncties te modelleren. Deze techniek wordt voornamelijk gebruikt bij onderzoek en voor het plannen van moeilijke neurochirurgische ingrepen in de hersenen.

Wat is magneto-encefalografie?

Magnetoencephalography, ook wel MEG is een onderzoeksmethode die de magnetische activiteit van de hersenen bepaalt. De meting wordt uitgevoerd door externe sensoren, de zogenaamde SQUIDs. SQUID's werken op basis van supergeleidende spoelen en kunnen de kleinste veranderingen in het magnetische veld registreren. De supergeleider heeft een temperatuur nodig die bijna het absolute nulpunt is.

Deze koeling kan alleen worden bereikt met vloeibaar helium. De magneto-encefalografen zijn erg dure apparaten, vooral omdat er elke maand ongeveer 400 liter vloeibaar helium nodig is om te werken. Het belangrijkste toepassingsgebied van deze technologie is onderzoek. Onderzoeksthema's zijn bijvoorbeeld het verduidelijken van de synchronisatie van verschillende hersengebieden tijdens bewegingssequenties of het ophelderen van het ontstaan ​​van een tremor. Magneto-encefalografie wordt ook gebruikt om het hersengebied te identificeren dat verantwoordelijk is voor een bestaande epilepsie.

Functie, effect en doelen

Magneto-encefalografie wordt gebruikt om de kleine veranderingen in het magnetische veld te meten die worden gegenereerd tijdens de neuronale activiteit van de hersenen. Bij het overbrengen van de prikkel worden elektrische stromen in de zenuwcellen gestimuleerd.

Elke elektrische stroom creëert een magnetisch veld. Door de verschillende activiteit van de zenuwcellen ontstaat een activiteitenpatroon. Er zijn typische activiteitspatronen die de functie van individuele hersengebieden bij verschillende activiteiten kenmerken. Bij aanwezigheid van ziekten kunnen echter afwijkende patronen ontstaan. Bij magneto-encefalografie worden deze afwijkingen gedetecteerd door kleine veranderingen in het magnetische veld.

De magnetische signalen van de hersenen wekken 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 aan bij het afschermen van externe magnetische velden. De magneto-encefalograaf wordt daarom in de regel in een elektromagnetisch afgeschermde cabine geïnstalleerd. Daar wordt de invloed van laagfrequente velden van verschillende elektrisch bediende objecten gedempt. Bovendien beschermt deze afschermkamer tegen elektromagnetische straling.

Het fysische principe van afscherming is ook gebaseerd op het feit dat de externe magnetische velden niet zo afhankelijk zijn van de locatie als de magnetische velden die door de hersenen worden gegenereerd. De intensiteit van de magnetische signalen van de hersenen neemt kwadratisch af met de afstand. Velden die minder locatieafhankelijk zijn, 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, stoort het de meting niet.

Dat vloeit voort uit het feit dat het erg constant is. De invloed van het aardmagnetische veld is alleen merkbaar wanneer de magneto-encefalograaf wordt blootgesteld aan sterke mechanische trillingen. Een magneto-encefalograaf kan de totale activiteit van de hersenen zonder vertraging registreren. Moderne magnetische encefalografen bevatten maximaal 300 sensoren.

Ze hebben een helmachtig uiterlijk en worden voor meting op het hoofd geplaatst. Bij magneto-encefalografen wordt onderscheid gemaakt tussen magnetometers en gradiometers. Terwijl magnetometers een opneemspoel hebben, bevatten gradiëntmeters twee opneemspoelen op een afstand van 1,5 tot 8 cm. Net als de afschermkamer hebben de twee spoelen het effect dat magnetische velden met weinig ruimtelijke afhankelijkheid al vóór de meting worden onderdrukt.

Er zijn al nieuwe ontwikkelingen op het gebied van sensoren. Daarom zijn er minisensoren ontwikkeld die ook bij kamertemperatuur werken en magnetische veldsterktes tot op een picotesla kunnen meten. Belangrijke voordelen van magneto-encefalografie zijn de hoge temporele en ruimtelijke resolutie. De tijdsresolutie is beter dan een milliseconde. Verdere voordelen van magneto-encefalografie ten opzichte van EEG (elektro-encefalografie) zijn het gebruiksgemak en numeriek eenvoudiger modellering.

Uw medicatie vindt u hier

Risico's, bijwerkingen en gevaren

Bij het gebruik van magneto-encefalografie zijn geen gezondheidsproblemen te verwachten. 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 (elektro-encefalografie) en andere methoden om de hersenfunctie te onderzoeken, heeft het ook nadelen. De hoge tijd- en ruimte-resolutie blijkt duidelijk een voordeel te zijn. Het is ook een niet-invasief neurologisch onderzoek. Het grootste nadeel is echter de ambiguïteit van het inverse probleem. In het geval van het omgekeerde 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 duidelijk kan worden toegewezen aan een functie of aandoening. Een succesvolle opdracht is alleen mogelijk als het eerder uitgewerkte model van toepassing is.Correcte modellering van de individuele hersenfuncties kan alleen worden bereikt door magneto-encefalografie te koppelen aan de andere functionele onderzoeksmethoden.

Deze metabolisch functionele methoden zijn functionele magnetische resonantiebeeldvorming (fMRI), nabij-infraroodspectroscopie (NIRS), positronemissietomografie (PET) of single-fotonemissie computertomografie (SPECT). Dit zijn beeldvormende of spectroscopische methoden. De combinatie van hun resultaten leidt tot inzicht in de processen die plaatsvinden in de individuele hersengebieden. Een ander nadeel van de MEG is de hoge kostenfactor van het proces. Deze kosten zijn het gevolg van het gebruik van grote hoeveelheden vloeibaar helium, dat nodig is bij magneto-encefalografie, om supergeleiding te behouden.