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.
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
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)
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
