Funktionel billeddannelse - den historiske baggrund og grundlæggende antagelser Anders Gade http://gade.psy.ku.dk > undervisningsnoter Gade

Cerebral blodgennemstrømning William James, 1890 .. Ændringer i blodcirkulation, som ledsager cerebral aktivitet …. Vi må antage en meget delikat tilpasning, hvorved blodforsyningen følger hjerneaktivitetens behov. p. 99 Gade

Angelo Mosso (1846-1910) Michele Bertino Mossos forsøgsperson Zago et al. (2009) NeuroImage 48, 652-6 #b109a Gade

Über den Kreislauf des Blutes im menschlichen Gehirn Angelo Mosso, 1881 Über den Kreislauf des Blutes im menschlichen Gehirn Forsøget 23. september 1878 med Bertino arm AVE MARIA? hjerne arm UR + KLOKKE hjerne arm HVILE hjerne Gade #b109a

Roy & Sherrington, Cambridge, 1890 ”Vi konkluderer [af dyreforsøg], at kemiske substanser .. kan forårsage ændringer i de cerebrale kars kaliber: Og at hjernen med denne reaktion har en iboende mekanisme, hvormed dens vaskulære forsyning kan varieres lokalt svarende til lokale variationer i den funktionelle aktivitet”. Gade

Fulton (1928), Brain, 51: 310-320 ”I mange år har man antaget, men aldrig tilstrækkelig bevist, at hjernens blodgennemstrømning stiger som et resultat af øget mental anstrengelse” Walter K. – opereret af Harvey Cushing # b109b Gade

Fulton, 1928 ”..når patienten begyndte at bruge øjnene efter en længere hvileperiode i mørke, så optrådte der straks en betydelig øgning i lyden fra blodet… Derimod havde aktivitet i hans andre sanseorganer ikke nogen indflydelse på lyden. Således påvirkede lugten af tobak eller vanilje den ikke, ej heller anstrengelse for at høre et urs tikken, og almindelig samtale var uden indflydelse på den”. Walter K. – opereret af Harvey Cushing # b109b Gade

Efter 2 min. læsning af avis med lille font Fulton, 1928 Måling af lyden med ”elektrofonogram” Efter 10 min. hvile i mørke Efter 2 min. læsning af avis med lille font Efter 2½ min. hvile i mørke Gade

1940’erne og 50’erne: Kety, Schmidt, Sololoff o.a.: Udvikling af metoder til kvantitativ måling af CBF – i hele hjernen. Afgørende resultat: Blodgennemstrømning og stofskifte er koblet. 1960’erne og 70’erne: Niels Lassen og David Ingvar fra København og Lund: Måling af regional CBF: rCBF Gade

Måling af rCBF med 133Xe intraarteriel injektion Gade

Olesen, 1971 Gade

Lassen et al., rCBF målt efter carotis-injektion - 254 detektorer Laboratoriet på Bispebjerg Hospital Gade

Lassen et al., Sci.Am. Oct. 1978 rCBF og sprog målt efter carotis-injektion - 254 detektorer Gade

Lassen et al., Sci.Am. Oct. 1978 rCBF målt efter carotis-injektion Tale ve. hø. Højtlæsning Gade

PET-skanner Gade

PET-skanner Bemærk computerskærmen hængt op foran forsøgspersonen til kognitive stimuli Gade

Gade

Gade

PET: Subtraktion og gennemsnit Gade

PET: Subtraktionsmetoden (Petersen et al., 1988) Gade

Se ord Høre ord Gen- tage Gene- rere Gade

Petersen et al., 1988 Gade

PET: Parametrisk relation mellem stimulus og respons Price et al., 1992: Relation mellem stimulusrate (10, 30, 50, 70 og 90 ord per minut) og rCBF. Relationen er lineær i venstre primære auditive kortex, men binær i Wernickes område. Her er aktiviteten næsten maksimal, blot der kommer ord. Gade #b110g

PET: Ko-registrering med MR-billeder og transformation til ”standardhjerne” og atlas 18 amnestiske patienter- ordgenkendelse Gade

PET: Ko-registrering med MR-billeder og transformation til ”standardhjerne” Gade

Gade

Gade

A) PET aktivering ved mønster i bevægelse B) PET aktivering ved enigma (minus et næsten identisk mønster uden illusion) Gade

Single Photon Emission Computerized Tomography SPECT Normal person MCI-patient 1. us.

SPECT (frontal demens) Gade

Funktionel MRI (fMRI) BOLD-signalet Blokdesigns og tidsserier Event-relateret fMRI Gade

Kwong et al., 1992 fMRI BOLD ….. Gade

Blood Oxygen Level Dependent contrast signalets styrke afhænger af blodets iltningsgrad Gade

fMRI tidsserier – eksempel fra Tootell et al., 1995 Samme stimuli under 2 betingelser: statisk og i bevægelse. 40 sek. epoker Område V1 Område MT/V5 ”bevægelses- modulet” Gade

Event-relateret fMRI Eksempel Hukommelse (kodning) Gade

fMRI – fra 1998 med analyser af event-relaterede signaler .. her ved præsentation af ord, som senere enten huskes eller glemmes Gade

Event-relateret fMRI fMRI billeder af 1) ord 2) ansigter som skal huskes 2) faktisk huskes R = ”remember” F = ”forget” N = nye Reber et al. 2002, J.Neurosci. 22:9541-8 Gade

Event-relateret fMRI Aktiverede områder ved ord, som skal huskes, minus ord, som skal glemmes Tidskurver for aktiveringen ved de to sæt ord i område inferiort i ve. præfrontale kortex Reber et al. 2002, J.Neurosci. 22:9541-8 Gade

Event-relateret fMRI Aktiverede områder ved ord, som blev husket, minus ord, som blev glemt Tidskurver for aktiveringen ved de to sæt ord i ve. posteriore hippocampus og parahippocampale gyrus Reber et al. 2002, J.Neurosci. 22:9541-8 Gade

Event-relateret fMRI Direkte sammenligning af anstrengelse og succes A/B: Anstrengelse, men ikke succes C/D: Succes, men ikke anstrengelse Reber et al. 2002, J.Neurosci. 22:9541-8 Gade

Marcus Raichle: ”The dark energy of the brain” Kapitel 13, side 195-197 2005 Gade

Hjernens kontrolnetværk - spontan funktionel konnektivitet - spontane fluktuationer i rCBF Ca. 0,1 hz ”Default” Opmærk- somheds- kontrol – I modfase med ”default” Kelly et al., (2009). Cer. Cortex, 19: 640-657 #2706a Gade

Slut Gade

Gade