Hjärnan i bild

Med hjälp av bland annat magnetkameror kan vi se in i våra hjärnor. Bilderna är till stor hjälp för att hitta olika sjukdomsförändringar såsom tumörer eller förträngningar i blodkärl. Vi kan även avbilda hur hjärnan arbetar och svara på frågor som; var finns det aktivitet, vilka delar hänger ihop? Men betyder det att vi kan se tankar och känslor?

Avbildning av hjärnan blev möjlig under 1970-talet. Först användes datortomografi som med hjälp av röntgenstrålar ger en digital skiktbild av kroppen. På 1980-talet började man använda magnetresonanstomografi (MR). Den första experimentella magnetkameran i Sverige byggdes vid Lunds Universitet 1983. Dess magnetstyrka var 0,07 tesla vilket är hundra gånger svagare än Sveriges nu starkaste magnetkamera på sju tesla (7T) som kom på plats i Lund 2015.

Hjärnans yttre yta, hjärnbarken, består av grå substans som innehåller flera miljarder nervceller som har kontakt med varandra genom sina långa utskott, axoner. Många tjocka axoner omges av gliaceller, som innehåller en vit fettliknande substans, myelin. Dessa axoner bildar vit hjärnvävnad. Bild: Karin Markenroth Bloch, Lund University Bioimaging Center.

– Till en början använde man datortomografi och magnetkamerateknik mest för att avbilda hjärnans normala utseende och struktur samt avvikelser därifrån som uppträder vid sjukliga processer, berättar Isabella Björkman-Burtscher, neuroradiolog och medicinskt ansvarig för 7T-projektet. Parallellt med teknikernas lavinartade intåg i den kliniska vardagen har dock också forskningen frodats inom områden med speciellt fokus på ökad upplösning och att kartlägga hjärnans funktioner.

Ett exempel är så kallad funktionell MR (fMRI) där magnetkameran mäter vilka delar som aktiveras utav medvetna och omedvetna intryck eller utförda uppgifter som att röra på någon del av kroppen, tala, lyssna, eller titta på något.

– Blodflödet ökar i de aktiva delarna av hjärnan eftersom det behövs mer syre där, berättar Karin Markenroth Bloch, fysiker och koordinator vid 7T-anläggningen. Den funktionella MR-tekniken är känslig för skillnaden mellan syrerikt och syrefattigt blod i de små blodkärlen som för syre till nervcellerna.

Bilden visar de områden som är aktiva när personer lyssnar på talade meningar samtidigt som de ligger i magnertkameran. Aktivitet syns i områden i övre tinningloben (precis ovanför örat) som, lite förenklat, tar hand om ljudsignaler i allmänhet och som också har områden som reagerar särskilt på språkljud. Dessutom ser vi områden längre fram mot ögat i något som kallas Brocas område i bakre/nedre pannloben som har att göra med bearbetning av grammatik. Bild: Mikael Novén, doktorand i neurolingvistik vid språk- och litteraturcentrum, Lunds Universitet., studerar hur vi, när vi talar svenska, använder oss av prosodi (språkmelodi) för att hjälpa vår förståelse av meningens grammatiska struktur. Han studerar även hur detta lärs in av personer som lär sig svenska som ett främmande språk.

Efter statistiska analyser och digital bildbehandling får man en tredimensionell karta över aktiviteten, vilken kan användas till att tolka var olika funktioner sitter i hjärnan. Den nya, starkare 7T MR-kameran medför att funktionella MR-studier kan göras bättre; analyserna och resultaten blir säkrare och antalet försökspersoner behöver då vara färre.

– Vi använder även andra MR-tekniker där vi kan kartlägga nervernas bansystem genom att mäta hur vattenmolekylerna rör sig i vävnaderna, berättar Karin Markenroth Bloch. På så sätt ser vi hur olika delar av hjärnan hänger ihop, vilka ”sladdar som går var”. Det använder man exempelvis vid studier av inlärning och för att studera hur hjärnan fungerar när den är frisk.

Bilden överst på sidan visar knippen av nervfibrer i en mänsklig hjärna och är tagen med magnetkamera med så kallad diffusionsteknik (en teknik där man ser vattnemolekylernas rörelse i fibrerna). Med hjälp av datorn kan hjärnans nervfibrer sedan rekonstrueras i tre dimensioner. Bild: Karin Markenroth Bloch, Lund University Bioimaging Center.

– Med hjälp av många olika tekniker kan vi efter hand bygga modeller av hur hjärnan fungerar normalt och förändras vid olika sjukdomar, tillägger Isabella Björkman-Burtscher.

– Men, fortsätter Isabella Björkman-Burtscher, vi kan inte utifrån MR-bilder se vad en person tänker eller känner.

Text: Pia Romare

Filmen nedan visar MR angiografi där hjärnans artärer framställs vita. Det vanliga blodflödet i kärlen används för att generera bildkontrasten. 7T tekniken medger med sin höga upplösning bland annat att även små kärl i utkanten av hjärnan kan framställas på ett bättre sätt än med t.ex. kliniska fältstyrkor. Film: Lund University Bioimaging Center.

Fakta

Lund University Bioimaging Center

Lund University Bioimaging Center (LBIC) startades hösten 2008. Här finns den kunskap inom medicinsk fysik, medicin, kemi, teknologi och matematik som behövs för att utveckla biomedicinsk bildteknik och tolka bilderna.

Enheten har flera sorters utrustning: MR (magnetkameror), utrustning för skiktröntgen, för PET- och SPECT-teknik som mäter strålningen från radioaktiva isotoper, avancerade elektronmikroskop och högupplösande ljusmikroskop. Utrustningen kan användas bl.a. för att studera funktionen och ämnesomsättningen i olika organ, följa sjukdomsprocesser och undersöka effekten av olika läkemedel.

(hämtat från Vetenskap och Hälsa http://www.vetenskaphalsa.se/otroliga-datamangder-i-nya-medicinska-bilder/)