الرنين المغناطيسي MRI : نافذة الى الدماغ وتقنية لكشف الكذب

 الرنين المغناطيسي MRI :نافذة على الدماغ

لفهم سبب مساعدة هذه التقنية الثورية الجديدة في فك شفرة العقل المفكر، علينا أن نوجه انتباهنا إلى بعض المبادئ الرئيسة في الفيزياء.

يمكن لموجات الراديو، وهي نوع من الإشعاع الكهرطيسي، أن تمر خلال النسج من دون أن تحدث أي ضرر. تستغل آلات الـ  التصوير بالرنين المغناطيسي هذه الحقيقة، بحيث تسمح للموجات الكهرطيسية بأن تتغلغل بحرية داخل الدماغ. في هذه العملية، تعطينا هذه التقنية صورا رائعة لشيء اعتقد المرء فيما مضى أن من المستحيل التقاطه: العمليات الداخلية للدماغ وهو يختبر الأحاسيس والعواطف. وبمراقبة رقص الأضواء التي تلمع في آلة الرنين المغناطيسي  ، التصوير بالرنين المغناطيسي يمكن للمرء أن يتقفى الأفكار وهي تتحرك ضمن الدماغ. إن هذا يشبه القدرة على رؤية محتوى الساعة وهي تتحرك.

أول ما تلاحظه في جهاز الـ  التصوير بالرنين المغناطيسي هو الملفات الأسطوانية المغناطيسية الضخمة التي يمكنها إنتاج حقل مغناطيسي أقوى بعشرين إلى ستين ألف مرة من قوة الحقل المغناطيسي الأرضي. هذا المغناطيس الضخم هو أحد الأسباب الرئيسة التي تجعل آلة الـ  التصوير بالرنين المغناطيسي بوزن  1طن، وتملأ غرفة كاملة، وتكلف عدة ملايين من الدولارات (آلات أكثر أمنا من آلات أشعة إكس لأنها لا تولد شوارد ضارة. مسوحات الأشعة المقطعية  ، والتي تنتج أيضا صورا ثلاثية الأبعاد، تغمر الجسم بعدة أمثال الجرعة من آلة أشعة إكس عادية، وبالتالي يجب التحكم فيها بدقة. في المقابل فإن آلات  التصوير بالرنين المغناطيسي آمنة عندما تستخدم بشكل صحيح. لكن إحدى المشاكل مع ذلك هي إهمال العاملين عليها. فالحقل المغناطيسي قوي بما يكفي لجعل الأدوات تطير في الهواء بسرعة عالية عندما تشغل في الوقت غير الصحيح. وقد جرح أناس عديدون، وحتى قتلوا بهذه الطريقة ) .

تعمل آلات التصوير بالرنين المغناطيسي  التصوير بالرنين المغناطيسي على الشكل التالي: يستلقي المرضى ويدخلون ضمن أسطوانة تحتوي على ملفين كبيرين يولدان حقلا مغناطيسيا. عندما يشغل الحقل المغناطيسي، تتصرف نوى الذرات ضمن جسمك كالإبر المغناطيسية: 

تصطف أفقيا على طول مسار الحقل. ثم تولد نبضة صغيرة من الطاقة الراديوية، والتي تجعل بعض النوى في جسمنا تنقلب رأسا على عقب. وعندما تعود هذه النوى بعد ذلك إلى وضعها الطبيعي، تصدر نبضة ثانوية من الطاقة الراديوية التي تحلل بآلة الـ  .التصوير بالرنين المغناطيسي وبتحليل هذا «الرنين» الضئيل، يمكن للمرء أن يعيد تركيب موقع هذه الذرات وطبيعتها. وكالخفاش الذي يستخدم الصدى لتحديد موقع الأجسام في طريقه، فإن الرنين المتولد بآلة  التصوير بالرنين المغناطيسي يسمح للعلماء بأن يعيدوا تشكيل صورة رائعة لداخل الدماغ. تعيد الحواسب تشكيل موقع الذرات، معطية إيانا أشكالا جميلة بالأبعاد الثلاثة

عندما أدخلت الـ  التصوير بالرنين المغناطيسي لأول مرة، كان بإمكانها إظهار البنية الثابتة للدماغ ومناطقه المختلفة. لكن في منتصف التسعينيات، اخترع نمط جديد من آلات ،التصوير بالرنين المغناطيسي  دعيت أجهزة تصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي أو  مهني بالرسم التصويري المغنطيسي والتي استشعرت وجود الأكسجين في الدم في الدماغ (للأنواع المختلفة من آلات  التصوير بالرنين المغناطيسي يضع العلماء أحيانا حرفا صغيرا أمام كلمة  ،التصوير بالرنين المغناطيسي لكننا سنستخدم المصطلح  التصوير بالرنين المغناطيسي للإشارة إلى آلات التصوير بالرنين المغناطيسي  المختلفة جميعها.) لا يمكن لمسوحات  التصوير بالرنين المغناطيسي أن تكتشف مباشرة تدفق الكهرباء في العصبونات، لكن بما أن الأكسجين ضروري لتزويد الطاقة للأعصاب، يمكن للدم

الحاوي على الأكسجين أن يتقفى بصورة غير مباشرة تدفق الطاقة الكهربائية في الأعصاب، ويظهر كيف تتفاعل المناطق المختلفة من الدماغ بعضها مع بعض.

دحضت مسوحات الـ  التصوير بالرنين المغناطيسي مسبقا بشكل أكيد فكرة أن التفكير محصور بمركز واحد في الدماغ. بدلا من ذلك، يستطيع المرء أن يرى الطاقة الكهربائية وهي تدور عبر المناطق المختلفة من الدماغ أثناء التفكير. وبتقفي الطريق الذي تسلكه أفكارنا، أوضحت مسوحات الـ  التصوير بالرنين المغناطيسي طبيعة أمراض ألزهايمر والباركنسون وانفصام الشخصية

 ومجموعة من الأمراض العقلية الأخرى.

 الميزة الكبرى لآلات  التصوير بالرنين المغناطيسي هي قدرتها الفائقة على تحديد أجزاء صغيرة جدا من الدماغ، حتى حجم  1ملم. لا ينتج مسح الـ  التصوير بالرنين المغناطيسي نقاطا على شاشة ببعدين فقط تدعى بيكسل  ، لكنه ينتج أيضا نقاطا بثلاثة أبعاد تدعى فوكسيل   مما يعطي مجموعة مضيئة من عشرات آلاف النقاط الملونة في الأبعاد الثلاثة على شكل دماغ. وبما أن العناصر الكيميائية المختلفة تستجيب لترددات مختلفة من الراديو، يمكنك تغيير تردد نبضة الراديو، وبالتالي تحديد العناصر المختلفة من الجسم. وكما ذكر سابقا، تركز آلات  مهني بالرسم التصويري المغنطيسي على ذرة الأكسجين الموجودة ضمن الدم من أجل قياس تدفقه، لكن يمكن ضبط آلات  التصوير بالرنين المغناطيسي بحيث تحدد ذرات أخرى أيضا. في العقد الماضي فقط أدخل نوع جديد من آلات  ّ التصوير بالرنين المغناطيسي دعي بـ «تصوير الانتشار الموتر» والتي تتحسس تدفق الماء في الدماغ. وبما أن الماء يتبع مسارات الأعصاب في الدماغ، فإن هذه الآلات تعطي صورا جميلة تشبه شبكة من أشجار الكرمة التي تنمو في حديقة. يمكن للعلماء الآن أن يحددوا فورا كيف ترتبط مناطق محددة من الدماغ مع مناطق أخرى.

ومع ذلك هناك مشكلتان بالنسبة إلى تقنية  .التصوير بالرنين المغناطيسي على الرغم من أنها لا تقارن في مجال الاستبانة المكانية ،الدقة المكاني بحيث يمكنها أن تحدد الفوكسلات حتى حجم رأس دبوس بالأبعاد الثلاثة، فإن الـ  التصوير بالرنين المغناطيسي ليست جيدة في الاستبانة الزمانية  .القرار الزماني يستغرق الأمر ثانية كاملة تقريبا لاتباع مسارّ  الدم في الدماغ، والذي ربما لا يبدو زمنا طويلا، لكن تذكر أن الاشارات الكهربائية تنتقل بشكل فوري تقريبا خلال الدماغ، وبالتالي يمكن لمسوحات  التصوير بالرنين المغناطيسي أن تخطئ بعض التفاصيل الدقيقة لأنماط التفكير.

المشكلة الأخرى هي الكلفة، والتي تبلغ ملايين الدولارات، لذا على الأطباء غالبا أن يتشاركوا في هذه الآلات. لكن مثل معظم التقنيات الأخرى، لا بد من أن تخفض التطويرات الكلفة مع الزمن .

في هذه الأثناء، لم توقف الكلف الباهظة البحث عن تطبيقات تجارية. إحدى الأفكار هي استخدام مسوحات  التصوير بالرنين المغناطيسي ككاشف للكذب، والتي يمكنها بحسب بعض الدراسات أن تكتشف الكذب بدقة تصل إلى  95في المائة او أعلى من ذلك. ما زال مستوى الدقة مثار جدل، لكن الفكرة الأساس هي أنه عندما يتفوه شخص بكذبة، عليه في الوقت نفسه أن يعرف الحقيقة، ويخترع الكذبة، ويحلل بسرعة اتساق هذه الكذبة مع الحقائق المعروفة مسبقا. اليوم تدعي بعض الشركات أن تقنية الـ التصوير بالرنين المغناطيسي  تظهر أن الفصين الجبهوي والجداري يلمعان عندما يتفوه شخص ما بكذبة. وبشكل محدد أكثر فإن «القشرة الجبهية الحجاجية »  - والتي يمكن أن تخدم، من بين وظائف عدة، كـ «مدقق بيانات» للدماغ لتحذرنا عندما يحصل خطأ تصبح نشطة. هذه المنطقة تقع خلف مدارات عيوننا مباشرة. تقول النظرية إن القشرة الجبهية الحجاجية تفهم الاختلاف بين الحقيقة والكذب، وتعمل بجهد أعلى نتيجة لذلك (تلمع مناطق أخرى من الدماغ أيضا عندما يتفوه شخص ما بكذبة، مثل القشرتين - الوسطى العلوية والسفلية الوحشية أمام الجبهية، اللتين تتعلقان بعملية الإدراك).

هناك بالفعل عدة شركات تجارية تقدم آلات  التصوير بالرنين المغناطيسي ككواشف للكذب، والحالات التي تشمل هذه الآلات تدخل المحاكم. لكن من المهم ملاحظة أن مسوحات  التصوير بالرنين المغناطيسي هذه تشير إلى زيادة نشاط الدماغ في مناطق محددة فقط. وبينما يمكن أن تصل دقة نتائج الـ « »الحمض النووي إلى  1جزء بالعشرة مليارات أو أكثر، لا يمكن أن تصل مسوحات  التصوير بالرنين المغناطيسي إلى هذه الدقة، لأن اختراع كذبة يتطلب مناطق عدة من الدماغ، وهذه المناطق نفسها من الدماغ مسؤولة عن معالجة أنواع أخرى من التفكير أيضا

مصطلحات هامة 

 fMRI مهني بالرسم التصويري المغنطيسي

voxels بوكسيل 

pixels  بكسيل

MRI الرنين المغناطيسي

Spatial Resolution الدقة المكاني

 Temporal Resolution القرار الزماني
OFC القشرة الجبهية الحجاجية 
DNA الحمض النووي  

  

نحن قمنا بانشاء سلسلة من مقاطع ريلز القصيرة العلمية على قناتنا في يوتيوب، واتمنى الحصول على دعمكم ومساندتكم حتى نستمر في نشر هذا المحتوى النافع، رابط القناة من هنا تابعونا.