fMRI hersenscan – een simpele uitleg

De afkorting fMRI staat voor functional MRI, functional Magnetic Resconance Imaging.

Een fMRI-scan is een soort hersenscan. Een hersenscan is een methode waarmee we erachter proberen te komen hoe de verdeling van hersenactiviteit verloopt over de tijd. Om een fMRI-scan te maken leggen we de proefpersoon op een tafel in een MRI-scanner. Een mri-scanner heeft de vorm van een tunnel.

FMRI, de werking
Een fMRI scan is een 3d plaatje dat laat zien waar er wanneer in de hersenen zuurstofrijk bloed aanwezig is. Als er zuurstofrijk bloed aanwezig is op een bepaalde plek in de hersenen, nemen we aan dat er op die plek net activiteit is geweest. De fMRI meet onderscheid tussen zuurstofrijk en zuurstofarm bloed op basis van hun aantrekkingskracht tot de MRI-magneet. In bloed zitten rode en witte bloedlichaampjes. De rode bloedlichaampjes (Hemoglobine) geven bloed zijn rode kleur, hun functie is transport van zuurstof. Het molecuul hemoglobine bevat ijzerionen (Fe, groen gekleurd in de hemoglobine molecuul hier beneden). Deze ijzerionen zorgen ervoor dat hemoglobine heel erg door een magneet aangetrokken kan worden.

Rode bloedlichaampjes vervoeren zuurstof met behulp van hun ijzerionen (Fe). De ijzer-ionen verbinden zich met zuurstof.  Wanneer ijzer-ionen met zuurstof zijn verbonden, hebben ze geen aantrekkingskracht meer tot de magneet. FMRI meet de variatie in magnetisme van het bloed in de hersenen over de tijd. De variatie in magnetisme varieert samen met het zuurstofgehalte. Variatie in zuurstofgehalte varieert samen met hersenactiviteit.

FMRI, de opstelling
Om plaatjes te maken van de hersenen krijgt de proefpersoon een spoel (headcoil) om zijn hoofd. We binden het hoofd eerst goed vast. Hij krijgt oordopjes om zijn oren te beschermen tegen het harde geluid van de scanner. Verder krijgt hij een koptelefoon waardoor we met hem kunnen praten of muziek kunnen aanbieden. We stoppen wat kussentjes langs de zijkant, zodat het hoofd niet meer kan bewegen. In zijn ene hand krijgt hij een knoppenkast en in de andere hand een alarmknop. Vervolgens schuiven we de hele tafel de tunnel in. Bovenop de headcoil zit een spiegeltje. Het spiegeltje stellen we zo in dat de proefpersoon door de tunnel naar buiten kan kijken. Voor de MRI scanner plaatsen we een scherm waarop we beeld kunnen projecteren met een beamer. Dit scherm kan de proefpersoon via het spiegeltje helemaal zien. Zo kunnen wij visuele beelden en audio stimuli aanbieden aan de proefpersoon en kan hij via de knoppenkast een bewuste reactie laten zien.

FMRI, het experiment
Bij een fMRI experiment vergelijk je de verdeling van zuurstof rijk bloed over de hersenen tussen de ene conditie met de andere conditie. Het is altijd belangrijk bij een psychologisch experiment om het geheel van stimuli tussen de ene en de andere conditie precies hetzelfde te houden en alleen de onafhankelijke variabele te variëren. Alleen dan mag je concluderen dat het verschil in afhankelijke variabele, het gevolg is van de variatie in de onafhankelijke variabele. Bij een fMRI taakje wil je meestal ontdekken welk hersengedeelte verantwoordelijk is voor een bepaalde functie.  Je kan niet tussen proefpersonen vergelijken, omdat hersenen qua vorm te veel van elkaar verschillen. Je laat dus iedere proefpersoon beide condities uitvoeren.

de Stroop taak
De Stroop taak is een voorbeeld van een taak die vaak gebruikt wordt in fMRI. In de ene conditie moeten proefpersonen drukken als ze groene letters zien, in de andere conditie moeten ze drukken als het woord “groen” zien. Vervolgens laat je ze in beide condities  het woord “groen” in blauwe letters zien.  Het beeld op het scherm is precies hetzelfde maar de hersenen verwerken de informatie anders. Dan heeft het verschil in verdeling van zuurstof rijk bloed dus heel waarschijnlijk direct te maken met het verschil in de opdracht.

fMRI proefpersonen gezocht
MRI simpele uitleg
EEG simpele uitleg