Examensarbete
för dig som vill tillämpa fysik och matematik inom det medicinska området
Kartläggning av hjärnans sensoriska område med funktionell magnetresonanstomografi (fMRI)
Kontakt: [email protected] Avdelningen för medicinsk strålningsfysik, Lunds Universitet, Skånes universitetssjukhus Malmö
fMRI gör det möjligt att avbilda och studera hjärnans
funktion utan kirurgiskt ingrepp. Det är ett stort men
fortfarande relativt nytt område som engagerar
forskargrupper över hela världen. Ett examensarbete
hos oss skulle innebära en introduktion till fMRI:ns
spännande värld och en god möjlighet till en fortsatt
forskarutbildning hos oss. Vi letar efter en person som
vill tillämpa fysik och matematik inom det medicinska
området.
Hjärnan får kontinuerligt information från omvärlden via
våra sinnen. Olika delar av hjärnan behandlar information
från vår syn, hörsel, känsel etc. Somatosensoriska
hjärnbarken, där sensorisk information bearbetas, är ett
komplext nätverk som är uppdelat utifrån var sensorisk
information tas emot (känselstimulering av olika
kroppsdelar bearbetas i olika somatosensoriska områden),
processas och sedan tolkas. Dessa funktionella kartor är
inte permanenta utan förändras kontinuerligt, en förmåga
som kallas plasticitet. Man kan säga att hjärnan anpassar
sig till rådande omständigheter. Om inkommande
sensoriska signaler förändras, på grund av nervskada eller
sjukdom, kan detta leda till omedelbara så väl som
kroniska omstruktureringar i hjärnan. Att identifiera och
förstå bakgrunden till denna omorganisation är relevant
för att förstå symptombilden hos dessa patienter såväl
som att förbättra och individstyra deras rehabilitering.
Att ta bilder av kroppens insida med hjälp av en
magnetkamera (MRI) är ett viktigt diagnostiskt verktyg i
sjukvården. Med så kallad funktionell MRI (fMRI) kan
man även avbilda hjärnans funktion genom att utnyttja
BOLD-effekten – att blodets syrgashalt påverkar
signalintensiteten i MR-bilden. Då områden i hjärnan
som arbetar intensivt har högre syrgashalt lokalt
(exempelvis sensoriska hjärnbarken under känselstimulering) kan dessa områden avgränsas med hjälp av
statistiska metoder.
Vi har lång erfarenhet av fMRI och sensoriska
sjukdomar. Det är ett intressant och brett område som
innefattar magnetresonansfysik, matematisk modellering,
statistiska metoder, neurofysiologi, beteendevetenskap,
neurologi samt neuroradiologi. Detta speglas av en bred
forskargrupp där fysiker, handkirurger, arbetsterapeuter
och röntgenläkare ofta arbetar tillsammans.
Sensorisk aktivering i primära sensoriska hjärnbarken under
beröring av tumme (nederst), långfinger och lillfinger (överst)
Examensarbete
När sensorisk stimulus registreras i hjärnans sensoriska
område svarar vissa regioner med förhöjd signalering
mellan neuron (ökad processing av inkommande signaler)
medan andra områden hämmas. Man känner idag till
ganska lite om de områden som hämmas men några tror
att det kan vara en ”habitueringseffekt” för att hjärnan
ska kunna fokusera på intressanta stimulus och bortse
från det brus som vår hjärna ständigt utsätts för via våra
sinnesorgan. Även om man idag har optimerat insamling
av fMRI-data där förhöjd aktivering studeras vet man inte
om detta även är optimalt när man primärt är intresserad
av områden som inhiberas. För att studera detta finns
behov av att:
Kontralateral förhöjd (rödgul) och ipsilateral hämmad (blågrön)
aktivering under stimulering av höger hands medianusnerv
Samla in fMRI-data på friska frivilliga för att
studera inverkan av bildupplösning, analysparametrar och stimuleringsdesign med syfte
att optimera kartläggning av regional
inhibering.
Omprogrammering (LabVIEW) av befintlig
stimuleringsutrustning.
Med befintlig mjukvara analysera redan
insamlad data för att studera habitueringseffekter under pågående sensorisk stimulering.
Studera och jämföra dessa effekter med
kliniska mätvärden av sensorisk funktion.
En viktig del i det inledande skedet blir att tillgodogöra
sig basal kunskap kring MRI och fMRI. Som ett stöd för
detta kommer studenten att ha stor nytta av den befintliga
MR-fysikgruppen i Malmö med bred kompetens inom
området. Ovanstående punkter får ses som en ingång till
ett intressant och translationellt forskningsområde med
möjligheter till fördjupning i framtiden. Vi har flera
spännande projekt för närvarande, såväl som planerade i
framtiden, inom just detta område.
Schematisk bild av stimuleringsutrustning
