MRI vs fMRI

MRI (자기공명영상)

 

 

MRI (magnetic resonance imaging)는 뇌의 특정 시점을 어떻게 바라보는지를 보여준다. 이 구조적 정보는 특정 뇌 영역의 크기가 사람마다 어떻게 비교되는지, 또는 특정 뇌에 이상이 있는지 (ex: 종양)를 판단하는 데 유용할 수 있다.

 

MRI는 복잡한 영상 방법론이지만, 이름에서 알 수 있듯이 자석은 자기 공명 영상의 중심이지만, 상당히 강하다. 일반 냉장고 자석보다 약 1,000배에서 3,000배 더 강하다. MRI의 자기장은 수소 원자의 양성자 (protons)와 상호작용한다 (70%의 물을 가지고 있고 자석이 영향을 미칠 수 있는 수소 원자가 많이 있다).

일반적으로 이러한 양성자는 무작위 방향으로 향하고 있지만 자기장으로 인해 상당 부분이 같은 방향으로 정렬 (align)된다. 따라서, MRI 기계에 누워 있고 수소 원자 (몸 속에 있는)의 양성자는 대부분 같은 방향을 향하고 있다.

다음 단계에서는 일반적인 라디오 신호처럼 훨씬 빠른 속도로 라디오 펄스 (radio pulse)가 방출된다. 이는 또한 양성자와 상호 작용하여 본질적으로 양성자를 옆으로 돌린다. 그러나 라디오 주파수 (radio frequency)가 잠시 동안만 발생하기 때문에 양성자는 이전의 정렬된 상태로 다시 이완된다. 이것이 중요한 부분이며, 양성자가 이완되면서 MRI 기계의 센서로 감지할 수 있는 에너지가 방출된다. 몇 가지 계산을 통해 컴퓨터는 방출되는 에너지에 따라 조직이 어떻게 생겼는지 판단하고 조직의 이미지를 보여줄 수 있다.

 

MRI (기능적 자기공명영상)

 

물론 MRI는 뇌의 실제 활동이 아닌 해부학적 이미지인 정적인 뇌 이미지만 보여준다. 그렇다면 뇌 활동의 이미지를 어떻게 얻을 수 있을까? 바로 여기서 fMRI (functional magnetic resonance imaging)가 등장한다.

 

오른팔을 움직이려면 몇 가지 일이 일어나야 한다. 제 뇌의 특정 부위는 이 동작을 완료하기 위해 메시지를 보내는 활동을 증가시키고, 그 부위에는 산소가 풍부한 혈액 (oxygenated blood flow)이 점점 더 많이 공급된다.

fMRI의 경우, 양성자의 이완에서 방출되는 에너지를 측정하는 MRI와 동일한 현상이 발생하지만, 계산은 대신 산소화된 혈류의 양이 어떻게 변하는지를 확인하는 것을 목표로 한다.

뇌의 한 부분에 다른 부분에 비해 산소가 공급된 혈액이 더 많으면 이 뇌 영역이 더 활성화될 가능성이 높다. 이를 혈액-산소화 수준 의존 반응 (Blood-Oxygenation Level Dependent response, BOLD라고도 함)이라고 한다.

 

이것은 fMRI로 보는 데이터로, 종종 MRI 이미지를 통해 시각화된다. fMRI의 한 가지 단점은 시간 해상도 (temporal resolution)이다. 혈류 (blood flow)가 변화하는 데 몇 초가 걸리고 실제 기록은 계산 요소에 의해 제한되기 때문에 데이터 수집 속도가 느려진다.

이는 종종 참가자들이 여러 번 자극에 노출된다는 것을 의미하며, 매번 뇌 반응의 다른 시점이 기록된다 (ex: 첫 번째 자극이 시작될 때 반응이 기록되고, 두 번째 자극이 시작된 후 10ms가 지나면 반응이 기록됨).

물론 이것은 새로운 반응을 기록하는 정확성을 떨어뜨릴 수 있지만, 모든 범위의 뇌 반응을 제공한다.

 

https://imotions.com/blog/learning/research-fundamentals/eeg-vs-mri-vs-fmri-differences/

EEG vs. MRI vs. fMRI - What are the Differences? - iMotions