شاهد كيف يتذبذب الدماغ مع كل نبضة قلب في مقاطع فيديو جديدة!

وفي دراستين جديدتين نُشرتا في 5 مايو في مجلتي Brain Multiphysics وMagnetic Resonance in Medicine، استخدم العلماء تقنية مسح الدماغ التي تستخدم غالبا لالتقاط صور ثابتة ثنائية الأبعاد للأعضاء لإنشاء مقاطع فيديو ثلاثية الأبعاد لدماغ يتحرك في الوقت الفعلي. ويمكن رؤية أنسجة المخ تنبض كرد فعل على اندفاع الدم عبر الأوعية الدموية والسائل النخاعي (CSF)، وهو سائل صاف يحمل المغذيات ويسند الدماغ، ويتدفق داخل وحول المساحات المجوفة في العضو.

وتعمل مقاطع الفيديو الجديدة على "تضخيم" هذه الحركة في الدماغ، ما يؤدي إلى تضخيم الحركة بحيث يمكن تحليلها بسهولة. لهذا السبب، يُطلق على التقنية الجديدة اسم "التصوير بالرنين المغناطيسي ثلاثي الأبعاد" أو 3D aMRI.

إقرأ المزيد

اكتشاف أقدم قبر بشري في إفريقيا

وقال ممت كورت، الأستاذ المساعد في قسم الهندسة الميكانيكية في معهد Stevens للتكنولوجيا في نيو جيرسي، وأستاذ مساعد في كلية إيكان للطب في Mount Sinai في نيويورك والمعد المشارك في كلتا الدراستين: "حقا، إنها حركة صغيرة جدا تتراوح عادة بين 0.002 بوصة و0.015 بوصة (50 إلى 400 ميكرومتر) على الأكثر، من حيث مدى تشوه الأنسجة".

وسمح جعل الحركات تبدو أكبر بنحو 25 مرة، للباحثين من تقييم تلك الحركة بمزيد من التفصيل، وتتبع اتجاهها وسعتها بدقة.

ويمكن أن تثبت تقنية المسح الجديدة يوما ما أنها مفيدة في تشخيص وعلاج الحالات الطبية التي يتم فيها منع السوائل من التدفق عبر الدماغ. وأحد هذه الحالات هو استسقاء الرأس، حيث تتراكم السوائل الزائدة في تجاويف الدماغ، كما تقول سامانثا هولدسوورث، محاضرة كبيرة في جامعة أوكلاند في نيوزيلندا، ومديرة الأبحاث في ماتاي، وهو مركز أبحاث نيوزيلندي يركز على الطب.

وقالت: "لدينا الكثير من العمل لنثبت حقا تطبيقه السريري. لكن هذه هي طبيعة كل التقنيات الجديدة. نحن نوعا ما في بدايات ما يمكن تحقيقه".

التقاط حركة الدماغ

لإنشاء تقنية المسح الجديدة، بدأ الفريق باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الأساسي، والذي يستخدم مغناطيسا قويا لتطبيق مجال مغناطيسي على الجسم. استجابة لذلك، فإن نوى الهيدروجين الموجودة داخل جزيئات الماء في الجسم تصطف جميعها مع هذا المجال المغناطيسي.

ويقوم الماسح الضوئي بعد ذلك بإطلاق تيار تردد لاسلكي يحفز نوى الهيدروجين، ما يؤدي إلى انسحابها من المحاذاة. وعندما ينطفئ تيار التردد اللاسلكي، تعود جميع النوى إلى موضعها، لكنها تفعل ذلك بمعدلات مختلفة اعتمادا على نوع النسيج المحيط بها. وتصدر كل نواة إشارة راديو عندما تعود إلى المحاذاة، ويلتقط الجهاز هذه الإشارة ويستخدمها لإنشاء صورة.

ومن خلال تطبيق مجالات مغناطيسية متعددة على الجسم، يمكن أيضا استخدام التصوير بالرنين المغناطيسي لإنشاء صور ثلاثية الأبعاد، والتي يمكن عرضها من زوايا متعددة، حسبما ذكرت "لايف ساينس" سابقا.

وفي عام 2016، قامت هولدسوورث وزملاؤها بالبناء على تقنية التصوير بالرنين المغناطيسي الأساسية لإنشاء التصوير بالرنين المغناطيسي. وفي جوهرها، تتضمن الطريقة تجميع سلسلة من صور التصوير بالرنين المغناطيسي التي التُقطت في نقاط متتالية في الوقت المناسب لإنشاء فيلم قصير، مع تضخيم الحركات الدقيقة التي التُقطت في كل إطار، كما كتب الفريق في تقرير عام 2016 في الرنين المغناطيسي في الطب.

ويمكن أيضا استخدام العديد من تقنيات التصوير بالرنين المغناطيسي الأخرى لتتبع الحركة في الدماغ - وهي ترميز الإزاحة باستخدام الأصداء المحفزة (DENSE) والتصوير بالرنين المغناطيسي على النقيض من الطور. ومع ذلك، "ميزة التصوير بالرنين المغناطيسي هي أنه يمكنك رؤية الحركة فيما يتعلق بالتشريح الأساسي، وهو تشريح رائع حقا ". وفي حين أن الطرق الأخرى تلتقط صورة غامضة إلى حد ما للدماغ مع دقة زمنية أضعف، يمكن للرنين المغناطيسي ثلاثي الأبعاد إنتاج لقطات في الوقت الفعلي للدماغ بدقة مكانية رائعة تبلغ 0.00007 بوصة مكعبة (1.2 ملليمتر مكعب).

ويستخدم الباحثون الآن أسلوبهم لدراسة تشوه Chiari I (CM-I)، وهي حالة يندفع فيها جزء من الدماغ لأسفل عبر الفتحة الموجودة في قاعدة الجمجمة حيث يمر الحبل الشوكي. وبالتعاون مع Mount Sinai، يدرس كورت أيضا استسقاء الرأس عند الأطفال حديثي الولادة، ويقوم بمسح أدمغتهم قبل وبعد الجراحة التصحيحية. وبالإضافة إلى ذلك، يستخدم نسخة معدلة من طريقة المسح، تسمى aFlow، لدراسة تمدد الأوعية الدموية، حيث يضعف جدار الشريان وينتفخ. 

وفي نيوزيلندا، تقوم هولدسوورث بفحص أدمغة المرضى الذين يعانون من ارتجاج، لمعرفة ما إذا كانت الأنماط الشائعة تظهر في كيفية تدفق السوائل عبر أدمغتهم بعد الإصابات. كما تخطط مجموعتها أيضا لدراسة ما إذا كان يمكن استخدام الرنين المغناطيسي الوظيفي لقياس الضغط بشكل غير مباشر في الدماغ، لأن القياس المباشر حاليا يتطلب حفر ثقب صغير في الجمجمة.

ويمكن أن يزداد الضغط في الدماغ لأسباب عديدة، بما في ذلك الإصابات والأورام والالتهابات وتمدد الأوعية الدموية. ولدى الأشخاص الذين يعانون من حالة تسمى ارتفاع ضغط الدم داخل الجمجمة مجهول السبب، فإن السبب الدقيق لتراكم الضغط غير معروف، ولكن يمكن أن يؤدي إلى ظهور أعراض مشابهة لأعراض ورم الدماغ.

المصدر: لايف ساينس