Научное сотрудничество

MR

Функциональная МР спектроскопия

Метод неинвазивной оценки биохимических основ работы головного мозга человека

Akhadov
Функциональная магнитно-резонансная спектроскопия (фМРС) – единственный в настоящее время метод, позволяющий измерять внутриклеточные концентрации низкомолекулярных соединений в периоде нейростимуляции в активированной зоне мозга in vivo."

Заслуженный деятель науки России, д.м.н., проф. Ахадов Т.А.

Заведующий отделением лучевой диагностики НИИ Неотложной Детской Хирургии и Травматологии

Функциональная магнитно-резонансная спектроскопия (фМРС) – единственный в настоящее время метод, позволяющий измерять внутриклеточные концентрации низкомолекулярных соединений в периоде нейростимуляции в активированной зоне мозга in vivo. В его основе лежат методы МР спектроскопии и функциональной МРТ. К примеру, при предъявлении визуального стимула, BOLD ответ формируется в области визуальной коры в затылочной области головного мозга, и именно из этой области при фМРС регистрируются спектры.

На протяжении уже более 4 лет научная группа НИИ Неотложной Детской Хирургии и Травматологии (НИИ НДХиТ, г. Москва) под руководством заслуженного деятеля науки России, д.м.н., проф. Ахадова Т.А. совместно с Philips занимается фМРС исследованиями биохимических основ функционирования головного мозга. Как известно, в обычном 1Н МР спектре головного мозга регистрируется не более 5 соединений: NAA (N-ацетил аспартат – основной нейрональный маркер), tCho (холинсодержащие соединения – индикатор липидного обмена), tCr (креатин и фосфоркреатин – биомаркер энергетического обмена), Ins  (инозитол – астроцитарный биомаркер) и суммарный сигнал глутамата (Glu – основной возбуждающий нейромедиатор) и глутамина (GLX). Использование в своих исследованиях последовательности MEGA-PRESS позволяет научному коллективу НИИ НДХиТ существенно расширить ряд наблюдаемых метаболитов, а именно, за счет – ГАМК (γ-аминомасляная кислота – тормозной нейромедиатор), Asp (аспартат) и NAAG (N-ацетил аспартил глутамат). Так,например, NAAG выполняет важную роль при передаче нервного импульса, за счет воздействия на пресинаптические глутаматные рецепторы.

 

В своей последней работе сотрудники НИИ НДХиТ исследовали динамику NAAG и NAA в парадигме постоянной активации (визуальная стимуляция). Использование корректных методик обработки NAAG и NAA MEGA-PRESS спектров (рис. 1) позволило окончательно закрыть дискуссию об изменениях этих метаболитов при работе головного мозга. В отличие от предыдущих исследований, в данной работе изменений концентраций NAAG и NAA выявлено не было. Помимо этого, было обнаружено увеличение интенсивности сигнала лактата Lac, что согласуется с опубликованными ранее данными и подтверждает гипотезу о том, что выполнение задач вызывает активацию анаэробного гликолиза в коре головного мозга в областях активации. 

fMRI
Рис.1 Схема получения 1Н фМРС из зрительной коры. MEGA-PRESS спектры, включающие в себя неперекрытые сигналы N-ацетиласпартил глутамата и N-ацетил аспартата. Изображение предоставлено НИИ НДХиТ

Более подробно с методикой и результатами данной работы можно в работе авторов:

 

Manzhurtsev, A., Menschchikov, P., Yakovlev, A., Ublinskiy, M., Bozhko, O., Kupriyanov, D. ... & Semenova, N. (2021). 3T MEGA-PRESS study of N-acetyl aspartyl glutamate and N-acetyl aspartate in activated visual cortex. Magnetic Resonance Materials in Physics, Biology and Medicine, 1-14. https://doi.org/10.1007/s10334-021-00912-5