RESONANCIA MAGNÉTICA FUNCIONAL Fisiología Diseño y Análisis

Fisiología

BOLD (Blood oxygenation level dependent) imagen La deoxiemoglobina actúa como un contraste endógeno porque es paramagnética. Cuando la sangre conteniendo desoxihemoglobina entra en un campo magnético se produce una distorsión del campo en relación con su entorno y este cambio es detectado como una señal de RM • El aumento de la deoxiHB disminuye la señal local de RM porque la falta de homogeneidad local en el campo magnético hace que los núcleos de H precesen a frecuencias diferentes (aumenta el desfase de los espines) provocando un decaimiento más rápido de la energía de RF • El aumento de la actividad neuronal induce un aumento de oxiHB (disminuye el desfase de los espines) lo que provoca un aumento en la señal de RM

Factores que contribuyen a la señal BOLD

Definición de los factores CMRO2: Consumo metabólico de oxígeno. Un aumento en este factor produce un aumento en la cantidad de deoxiHB. CBF: Flujo Sanguíneo Cerebral. Volumen de sangre que pasa por un tejido en un tiempo determinado (ml por 100mg/min). Su aumento disminuye la cantidad de deoxiHB. CBV: Volumen Sanguíneo Cerebral. El porcentaje del volumen de tejido que es ocupado por sangre. Si aumentara de forma independiente, aumentaría la cantidad de sangre y por tanto la de deoxiHB.

La Función de la Respuesta Hemodinámica Bajada inicial – aumento de CMRO2 Incremento positivo – aumento en CBF Bajada tardía - elevado CBV y/o persistencia de CMRO2 ?

Curso temporal de los componentes de la señal BOLD

Savoy et al., 1995

Dale & Buckner, 1996

Diseño Experimental

Diseños de Bloques Los ensayos correspondientes a cada condición experimental se agrupan en bloque diferentes. La lógica de la substracción Ventajas: Excelente poder de detección del efecto Útil para medir cambios de estado Análisis fácil Inconvenientes: Poder de estimación pobre Insensible a la forma de la respuesta hemodinámica Problemas asociados al método substractivo

Diseño Relacionado a Eventos Los ensayos correspondientes a las distintas condiciones experimentales se presentan de forma aleatorizada. Ventajas: Buen poder de estimación Permite determinar cambios a partir de una línea de base Estrategias variadas y flexibles de análisis Buenos para categorización post hoc Inconvenientes: Puede tener poco poder de detección Posibles errores en modelar la HDR

04-33 W. W. Norton

Diseños Mixtos Los estímulos se presentan en bloques separados, pero dentro de cada bloque se presentan distintas condiciones al azar. Ventajas: Es la mejor combinación de detección y estimación Puede disociar componentes transitorios y sostenidos de la actividad hemodinámica. Inconvenientes: Análisis estadísticos más complejos.

Análisis

Estimación de parámetros Datos de la imagen Matriz del diseño Corrección de movimiento Modelo Lineal General suavizado ´teoría del campo aleatorio normalización Mapa Paramétrico Estadístico Referencia anatómica Valores p corregidos

Ajuste temporal de los cortes

Corrección de movimientos Objetivo. Ajustar la serie temporal de imágenes de forma que el cerebro esté en la misma posición en cada imagen. Procedimiento: Tomar una imagen de referencia Proceder a una transformación de cuerpo rígido que se define como una transformación espacial que no cambia la forma ni el tamaño del objeto. Tiene tres parámetros de translación y otros tres de rotación.

El corregistro funcional estructural En una sesión experimental se toman imágenes funcionales y estructurales. Las funcionales tienen una resolución espacial menor y necesitan ser localizadas sobre una imagen estructural de mayor resolución El procedimiento es de corregistro pero tomando como referencia la imagen estructural

Normalización espacial Finalidad Generalizar a la población Comparar poblaciones diferentes Se lleva a cabo en un espacio estandar Que se utiliza como referencia e.g. el espacio “Talairach” Definido por medio de imágenes tipo Problemas: Gran variedad entre personas diferentes No hay una igualación exacta entre estructura y función

Atlas de Normalización Talairach

Suavizado espacial Compensa los desajustes de las imagenes de diferentes sujetos Mejora la sensibilidad de zonas amplias de actividad Empeora la sensibilidad de pequeñas zonas de actividad Disminuye la resolución espacial Facilita la utilización de métodos estadísticos de análisis

Filtro Gaussiano

Intra sujeto Corrección de Corregistro movimiento Corregistro Análisis de cada sujeto Corregistro Registro de las imágenes

Entre Sujetos (normalización) Plantilla Sujeto 3 Activación promedio

Modelo Lineal General

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