Hitta bipolär sjukdom med MRT

Den här artikeln – en långfilm i Teknikgranskning Trycknummer för december 2005/januari 2006 – har delats upp i tre delar för presentation online. Detta är del 1; del 2 dyker upp tisdagen den 24 januari och del 3 onsdagen den 25 januari.

När Bradley Peterson, en psykiater och forskare vid Columbia University, erbjöd sig att skanna min hjärna med en magnetisk resonanskamera i storleken på en liten Airstream-släpvagn, sa jag genast ja. Jag tillbringade 10 minuter med att fylla i en sidlång checklista (jag ljög på frågan och frågade om jag var klaustrofobisk) och ytterligare några minuter med att tömma mina fickor och göra mig av med nycklar, armbandsur och penna, som kan bli missiler inuti MRI:s kraftfulla magnet. fält.

Jag la mig på en smal pall som gled in i maskinen som en låda i ett bårhus. Maskinen stönade och klirrade när den kikade in i min skalle och tystnade sedan. Med ett försiktigt sus gled pallen ut och jag slappnade av. På ungefär den tid det tar att bränna några CD-skivor på min bärbara dator lutade Peterson sig över en skärm och visade mig en detaljerad svartvit bild av min hjärna.

Hjärnskanningar som den jag hade är nu rutin, används för allt från att upptäcka tecken på stroke till att söka upp misstänkta tumörer. Men forskare som Peterson driver MRI-teknik längre än någon en gång trodde att den skulle kunna gå. Under det senaste decenniet eller så har MRT omarbetats för att avslöja inte bara hjärnans anatomi utan också hur hjärnan fungerar.

Medan konventionella MR-undersökningar, som den Peterson gav mig, avslöjar fysiologiska strukturer, kan en variant som kallas funktionell MR (fMRI) nu också avbilda blodflödet över tid, vilket gör att forskare kan se vilka delar av hjärnan som är aktiva under vissa uppgifter.

Faktum är att fMRI-studier under de senaste åren har gett forskare häpnadsväckande bilder av hjärnan i verkligheten. En ännu nyare förlängning är MRI-spektroskopi, en annan typ av funktionell avbildning som övervakar aktiviteten hos vissa kemikalier i hjärnan – vilket ger andra ledtrådar till hjärnans funktion än vad fMRI gör. Och senast har forskare banat väg för en MRT-teknik som kallas diffusionstensoravbildning (DTI) som producerar 3D-bilder av det bräckliga, spindelformade nätverket av trådar som förbinder en del av hjärnan med en annan.

MRT har blivit, säger Robert Desimone, chef för McGovern Institute for Brain Research vid MIT, det mest kraftfulla verktyget för att studera den mänskliga hjärnan. Jag liknar det vid uppfinningen av teleskopet för astronomer. Desimone noterar att teleskopets ankomst inte omedelbart revolutionerade den vetenskapliga förståelsen av universum. Det tog tid, eftersom forskare lärde sig hur man använder sitt nya verktyg.

Samma sak händer med MRT, säger Desimone. Forskare har precis börjat inse potentialen hos dessa tekniker, som först användes allmänt på människor för cirka 15 år sedan. Du ser mycket spänning i fältet, säger Desimone.

Flera tekniska framsteg har bidragit till MRT:s förbättring. Toppar på listan är utvecklingen av kraftfullare MR-magneter, som möjliggör mer detaljerade skanningar med högre upplösning. Vad megapixlar är för en digitalkamera, tesla, ett mått på magnetfältets styrka, är för MRI:er: ju mer du har, desto bättre bildkvalitet. De nyaste MRI genererar magnetfält på cirka sju tesla, många tusen gånger starkare än jordens magnetfält och minst dubbelt så starka som de som vanligtvis används på sjukhus. (Vissa forskningscentra, inklusive McGovern Institute, har 9,4-tesla MRI-skannrar för djurstudier.)

En annan nyckelutveckling är en följd av allt mer komplexa metoder för datoranalys. Dessa tillåter forskare att extrahera mer och bättre information från skannerdata och har förbättrat inte bara fMRI utan även MRT-spektroskopi och DTI.

Det yttersta syftet med hjärnavbildningsforskning är att hjälpa till att förklara hur miljarder nervceller och kopplingar i hjärnan ger upphov till tankar. Men forskare tillämpar också de nya MRT-teknikerna till ett mer praktiskt, omedelbart mål: att förbättra diagnosen och behandlingen av psykiska sjukdomar och inlärningsstörningar. Förhoppningen är att MR-undersökning ska ge mycket mer exakt diagnos av psykiatriska sjukdomar vars symtom kan likna varandra, vilket förhindrar år av lidande för patienter som fått fel mediciner.

Som en del av detta arbete använder forskare MRT för att undersöka orsakerna inte bara till psykiatriska åkommor utan till alla typer av hjärnavvikelser och inlärningsstörningar, inklusive de som ofta finns hos barn som är födda för tidigt. Och medan försök att använda hjärnavbildning för att förbättra den psykiatriska hälsovården har haft liten framgång under det senaste decenniet, ger de nya MRI-teknikerna – i huvudsak mycket starkare teleskop på sinnet – nytt hopp om att hitta bättre sätt att ingripa.

Bipolärt fingeravtryck

En av ledarna i ansträngningen att anlita MRT för diagnos och behandling av psykiatriska åkommor är John Port vid Mayo Clinic i Rochester, MN. Port är en neuroradiolog som började sin karriär med att studera elektroteknik och datavetenskap vid MIT och senare fick en doktorsexamen i cellbiologi och en MD från University of Illinois. Så han har en bra position att forska i både grundläggande MRT-teknik och dess tillämpningar för medicin.

Ports arbete med MRT skulle kunna ha bred tillämpning inom psykiatrin, men för tillfället koncentrerar han sig på sitt speciella intresse: bipolär sjukdom. Bipolär sjukdom, även kallad manodepression, kännetecknas av humörsvängningar från vild överflöd till djup depression, med perioder av stabilitet däremellan. Röntgen eller konventionell MRI visar ingen skillnad mellan hjärnan hos personer med bipolär sjukdom och de utan det; medicinska tidskrifter är fulla av misslyckade försök att använda bildbehandling för att hitta distinkta tecken på sjukdomen.

Port tycker att många av dessa försök var vetenskapligt felaktiga. Jag har en lista med husdjur som är en mil lång, säger han. Det finns en miljon studier, men patienterna kan vara på sex olika mediciner. Så när du ser något annat, är det medicinen? Eller är det något på gång? Ett annat problem med många tidigare studier, säger han, är att de inkluderade för få patienter. Du kan inte säga något från 10 patienter. Mycket av forskningen har inte varit så rigorös som den borde vara.

Trots år av arbete vet neuroforskare fortfarande inte vad som orsakar bipolär sjukdom, eller exakt vilka delar av hjärnan som är inblandade. Den bristen på kunskap har allvarligt försvårat sökandet efter säkrare och effektivare sätt att behandla sjukdomen. De viktigaste läkemedlen för bipolär sjukdom, litium och Depakote, har funnits i årtionden.

Båda upptäcktes av en slump, när forskare som försökte göra något annat märkte att läkemedlen lindrade symptomen hos patienter med bipolär sjukdom. Och även om läkemedlen kan vara någorlunda effektiva hos vissa människor, har läkare ingen aning om hur de fungerar eller vilka patienter som mest sannolikt kommer att gynnas. För att hitta bättre läkemedel måste forskare kunna rikta in sig på de exakta mekanismer eller strukturer som är involverade i bipolär sjukdom.

Att fastställa mekanismerna kan också leda till en mer exakt utvärdering av störningen. Ofta görs diagnos inom psykiatrin genom ett slags försök och misstag, där en psykiater gör en välgrundad gissning baserad på beteendet eller självrapporterade symtom hos en patient, ordinerar ett läkemedel och ser om det hjälper eller inte. Om det inte gör det överväger psykiatern en annan diagnos och en annan medicin, tills något börjar fungera.

Vad psykiatriker behöver är något test som ger dem svaret: den här patienten har sjukdomen eller inte, säger Port. Han och andra forskare hoppas att MRI-skannrar kommer att ge den definitiva diagnosen. Och för dem inom mentalvårdsbranschen skulle det förändra allt. Jag ägnar resten av min karriär åt att ta fram ett avbildningstest som kommer att hjälpa psykiatriker att diagnostisera bipolär sjukdom och andra sjukdomar, säger Port.

Imorgon: En djupare titt på teknologierna för MRI-spektroskopi och DTI.

Paul Raeburns senaste bok är Bekant med Natten , en memoarbok om att uppfostra barn med depression och bipolär sjukdom.

Hemsidans bild med tillstånd av John Port.

Dölj