Funktionel billeddannelse

Præsentationer af emnet: "Funktionel billeddannelse"— Præsentationens transcript:

1 Funktionel billeddannelse
- den historiske baggrund og grundlæggende antagelser Anders Gade > undervisningsnoter Gade

2 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

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

4 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

5 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

6 Fulton (1928), Brain, 51: ”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

7 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

8 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

9 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

10 Måling af rCBF med 133Xe intraarteriel injektion
Gade

11 Olesen, 1971 Gade

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

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

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

15 PET-skanner Gade

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

17 Gade

18 Gade

19 PET: Subtraktion og gennemsnit Gade

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

21 Se ord Høre ord Gen- tage Gene- rere Gade

22 Petersen et al., 1988 Gade

23 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

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

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

26 Gade

27 Gade

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

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

30 SPECT (frontal demens) Gade

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

32 Kwong et al., fMRI BOLD ….. Gade

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

34 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

35 Event-relateret fMRI Eksempel Hukommelse (kodning) Gade

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

37 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

38 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

39 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

40 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

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

42 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: #2706a Gade

43 Slut Gade

44 Gade