A tudományos módszer a világ megismerésének objektívvé vált, tapasztalati úton igazolható rendszere, amely megfigyelésen, hipotézisen, kísérletezésen és a kísérletek kiértékelésén keresztül jut el tudásig. Ez a logikus problémamegoldó stratégia teszi lehetővé az igaz állítások megkülönböztetését a tévedésektől, és a tudomány alapját képezi a világunk megértésében. A tudományos módszer a jelenségek, folyamatok megfigyeléssel kezdődik. A megfigyelések során kérdések születnek, és problémák merülnek föl. A megfigyelések alapján magyarázó feltevést, azaz hipotézist alkotnak a tudomány képviselői. A hipotézisnek összeegyeztethetőnek kell lennie a megfigyelésekkel. A hipotézist kísérletek vagy további megfigyelések útján tesztelik. A kísérleteknek pontosaknak, megismételhetőknek és a hipotézist alátámasztó vagy cáfoló eredményeket kell hozniuk. Az összegyűjtött adatokat elemzik, és levonják a következtetéseket, hogy vajon a hipotézis bizonyított lett-e, tehát elméletnek tekinthetők-e. Az eredményeket megosztják más tudósokkal, hogy azok ellenőrizhessék és továbbfejleszthessék az elméletet.

A színes látás elméleteinek igazolása – s különösen a pszichológiai elméleteké – azért nehéz, mert a bizonyításhoz kísérleti alanyként az embert is be kell vonni, márpedig az ember igyekszik valamilyen, általa elgondolt követelménynek megfelelni. Ezért a tesztekhez olyan módszereket kell kidolgozni, amelyek meggátolják, hogy az áldozat kitalálja a „helyes” végeredményt. A teszteléseket tovább bonyolítja, hogy egyetlen ember sem viselkedik mindig ugyanúgy, az észlelete függhet a hangulatától, a fáradtságától, stb. Általában nincs lehetőség tömeges tesztekre sem, hiszen az áldozatok száma korlátozott. Ezzel a kérdéskörrel – akkor még elsősorban a hallásra vonatkoztatva – a sorozat 35. részétől kezdve foglalkoztam igen részletesen, s az ott leírtak a látás vizsgálatára is értelemszerűen vonatkoznak. Az idegrendszeri és pszichológiai vizsgálati módszerek természetesen fejlődnek, finomodnak. A ChatGPT csinos kis táblázatba gyűjtötte a leggyakrabban használt idegrendszer vizsgálati, képalkotó eljárásokat.

Attól tartok, hogy lassanként azt fogod hinni, hogy szótárat olvasol, de mit tegyek, ha a tudományok képviselői valami furcsa, sok rövidítést tartalmazó, angol-latin keveréknyelvet használnak, időnként kényszerűen magyar szavakkal vegyítve? Az invazivitás pl. azt jelenti, hogy van-e szükség az emberi test rongálására, és ha igen, mennyire. Ha olyan a vizsgálati módszer, hogy nincs szükség rá, akkor azt mondjuk, hogy nem invazív. Ha sebészeti eljárásra van szükség, pl. ki kell venni valamit a testből vagy bele kell építeni, akkor invazív. Ha bele kell juttatni valamit, pl. radioaktív izotópot, akkor minimálisan vagy mérsékelten invazív. Van olyan is, amikor azzal rongálják a testet, hogy valamilyen kellemetlen hatásnak teszik ki, pl. röntgensugárral terhelik (CT). Ez ugyan nem invazív, de káros lehet az egészségre. Az „in vivo” meg azt jelenti, hogy a kutatásokat az élőlény szervezetében, annak természetes környezetében vagy ellenőrzött körülmények között végzik. A fenti táblázatban szereplő mind a 23 módszert természetesen nem ismertetem, csak néhányat közülük, azokat, amelyekkel a színes látást is vizsgálták. Viszont van olyan módszer is, ami nem a képalkotók közé tartozik, de gyakran használják. Ilyen a foltcsipesz technika, külföldiül patch-clamp.

A pipetta és annak hegye üvegből van, ami szigetelő, tehát önmagában nem vezeti az áramot. A pipetta belsejébe vezető oldatot töltenek (általában elektrolit-oldatot, pl. kálium-kloridot), ami vezeti az áramot. A pipetta hegye nagyon vékony (µm nagyságrendű) üvegcső, aminek a végén egy kis szívóerővel hoznak létre szoros kapcsolatot a sejtmembránnal. A pipetta tehát “csipeszként” tapad a sejt membránjára, mintha egy kis foltot emelnénk ki rajta. Egy fém vagy fémötvözet (pl. ezüst/ezüst-klorid) elektródát szerelnek a pipetta csövébe, ez érintkezik az oldattal a pipetta belsejében, s ez az elektróda vezeti az áramot egy erősítő, majd a mérőműszer felé.

Ezt a módszert Erwin Neher és Bert Sakmann német biofizikus fejlesztette ki a múlt század ’70-es, ’80-as éveiben.

A színlátással kapcsolatos legelső, modern vizsgálatok Gunnar Svaetichin venezuelai-svéd-finn fiziológus nevéhez fűződnek.

Ő 1956-ban elektroretinográfia (ERG) segítségével mutatta ki, hogy a „közönséges”, nem mélytengeri halak szemében háromféle csap van. Svaetichin még vékony fém elektródát használt, de az elektródát nem szúrta a sejt belsejébe (nem intracelluláris eljárás volt), hanem a retina szövete mellé, a sejtek közötti térbe helyezte, amit külföldiül extracellulárisnak hívnak. Így a műszer a sejtek membránpotenciál-változásainak összegzett hatását érzékelte a külső, vagyis extracelluláris térben. Ma már nem szurkálnak, viszont az ERG modern változatával szembetegségek diagnosztizálhatók.

Ugyancsak Svaetichin fedezte föl az S potenciált (slow potential). Az akciós potenciálról már olvashattál a sorozat 33. részében. Az S potenciál nem a ganglionsejtek gyors akciós potenciálja, hanem egy lassú, folyamatosan változó feszültség, amely a retinában keletkezik. A retina olyan sejtjeiben, amelyek a háromféle csapból érkező jeleket integrálják. Ezek a sejtek bizonyos hullámhosszakra lassú depolarizációval, másokra lassú hiperpolarizációval válaszolnak. (Mondom, hogy nézd meg a sorozat 33. részét!) Az S-potenciál volt az első elektrofiziológiai bizonyíték az ellenszín-elméletre: pl. egy adott sejt „+” választ adhat vörösre, de „–” választ zöldre. Az S-potenciálok mutatták meg először, hogy már a retina szintjén léteznek opponens mechanizmusok, nemcsak az alapszín csatornák.

A fenti fotón látható berendezés, a CT-készülék ismerős lehet a számodra, ha például verted már a fejed a falba, vagy más módon ütötted be a buksidat, és az orvos lelkiismeretes volt. Én néhány évvel ezelőtt pottyantam nagyot, és a sátoraljaújhelyi kórházban olyan részletes CT-vizsgálatot végeztek el, hogy azt Budapesten a háziorvosom is megcsodálta. Igaz, a nagyon részletes leletre fél napot kellett várnom. Ma már a CT, vagyis a számítógépes tomográfia nem számít különlegesnek, tulajdonképpen minden nagyobb rendelőben, egészségházban kéne CT-berendezésnek lennie. Sajnos, hazánkban jelenleg csak 104 db van, és nem is mindegyik működik. A CT a hagyományos röntgen-átvilágítási technika szellemes továbbfejlesztése. 1979-ben Allan McLeod Cormack és Godfrey Newbold Hounsfield orvosi Nobel-díjat kapott a komputertomográfia kifejlesztésért.

A tomográfiás felvétel esetében vékony, síkszerű röntgensugár-nyalábbal világítják át a vizsgált „objektum”-ot. (Képzeld el magad objektumként!)

Az objektum mögött elhelyezett detektor egy vonal mentén érzékeli, hogy a sugárnyalábból hol és mennyi nyelődött el. A fenti ábrán egy tojásdad, kisebb áteresztőképességű magot tartalmazó testet világít át a síkszerű röntgensugár-nyaláb. A háttérben a detektor által észlelt intenzitásgörbe látható. A sugárnyalábbal ugyanebben a síkban több irányból is átvilágítják a testet, és a mért intenzitásgörbékből kibontakozik az adott síkban (szeletben, rétegben) elhelyezkedő részletek rajza. A síkot ezután arrébb tolják, és újra körbe forgatják. Az eljárás befejeztével a vizsgált test térbeli szerkezete feltérképezhető. „Szerkezeten” itt a röntgensugáráteresztő-képesség szempontjából megkülönböztethető részletek elrendeződése értendő. A modern CT-berendezések egy körülfordulás alatt egyszerre több, akár 300 szeletet térképeznek fel, és egy vizsgálat a szükséges számításokkal együtt néhány perc alatt elvégezhető.

A következő fotó egy jellegzetes pozitronemissziós tomográf (PET) gépről készült.

A pozitronemissziós tomográfia minimálisan invazív eljárás, amelynek segítségével háromdimenziós képet nyerhetünk a test egy adott területéről. A PET és más hagyományos képalkotó eljárások sajátossága, hogy nem az anatómiai viszonyokat, hanem a szervek, szövetek különböző funkcionális jellemzőjét (pl. véráramlás, anyagcsere) jelenítik meg egy adott pillanatban.

A PET lényege, hogy a vizsgált szervbe pozitronnak, az elektron antirészecskéjének kibocsátásával bomló radioaktív izotópot tartalmazó molekulát juttatnak. Az egyik eljárás során a páciens radioaktív nyomjelzőt, markert tartalmazó levegőkeveréket lélegez be, míg a másik eljárás során az izotópot injekcióval nyomják a véráramba. A szervezetbe juttatott marker anyag szöveti eloszlását a PET-kamera (egy gyűrű alakú detektor) segítségével lehet detektálni. Ha egy pozitron egy elektronnal találkozik, egymást közömbösítik, és egymással 180 fokos szögben, ellentétes irányban két nagyenergiájú foton hagyja el a testet.

A detektor azt érzékeli, ha egyszerre, de két ellentétes irányból érkezik egy-egy foton, és ez jelenti azt, hogy a kibocsátás helyén a szervezetben az izotóp jelen volt, tehát nem közvetlenül a radioaktivitást, hanem annak a következményét regisztrálják. (A nagyenergiájú fotonkibocsátást pontatlanul gammasugárzásnak is hívják, csak hogy ne egy nyelven beszéljenek a tudósok.) A vizsgálat során nyert adatokból, a szinogramból számítógép segítségével történik a képek rekonstruálása. A szinogram tartalmazza az összes mért adatot, amit azután matematikai módszerekkel képpé varázsolnak.

A PET-izotópok jellemzője, hogy fizikai felezési idejük nagyon rövid (2-110 perc), 90 perccel a beadást követően az injektált aktivitás 40%-a már távozott a vizelettel, így alkalmazásuk az áldozat számára kisebb sugárterheléssel jár. Viszont nagy hátránya az eljárásnak, hogy a használt radioaktív izotópok olyan gyorsan bomlanak el, hogy közvetlenül a vizsgálat előtt, a helyszínen kell őket előállítani, ami jelentősen növeli a vizsgálatok költségét.

A PET korlátozott térbeli felbontása miatt ezt a szerkezetet hosszú évek óta már nem önmagában használják; a mai PET berendezések CT-vel kombinálva, hibrid képet alkotnak. A CT és a PET felvételsorozata külön-külön készül el, majd azokat egyetlen képbe, képsorozatba egyesítik, így egyszerre látszanak az anatómiai és a funkcionális eltérések, vagyis a működési zavarok és azok pontos helyei is megállapíthatók. A PET-CT vizsgálat CT része alacsony dózisú, kontrasztanyag adása nélküli sorozatból áll, ami kisebb információtartalmú, mint a CT vizsgálatok általában, de ahhoz elegendő, hogy a sugárzás kiindulásának helye a szervezetben, illetve az elváltozásokban meghatározható legyen.

Az MRI az angol (Nuclear) Magnetic Resonance Imaging rövidítése, jelentése: mágneses magrezonancia segítségével történő képalkotás.

Az MRI valójában nem egyetlen eszköz, hanem inkább eszközök gyűjteményének tekinthető, nagyon összetett képalkotó eljárás. Nem könnyű egyetlen névhez kötni a felfedezését, inkább több kutatót lehet megnevezni, akik fontos szerepet játszottak a technológia megszületésében. Így például Isidor Isaac Rabi 1938-ban írta le a mágneses magrezonancia jelenségét. A felfedezéseiért 1944-ben megkapta a fizikai Nobel-díjat. 1952-ben megosztott Nobel-díjjal jutalmazták Felix Bloch-ot és Edward Mills Purcellt az anyagok szerkezetének vizsgálatára alkalmas módszer kidolgozásáért, a nukleáris mágneses rezonancia (NMR) néven ismertté vált kvantumfizikai jelenség felfedezéséért. Gondolj bele, hogy akik ma már a középiskolai tanulmányaik végén emelt szinten akarnak fizikából érettségizni, azoknak ezt tudniuk kell.

Az eljárás alapja a különböző atommagok azon tulajdonsága, hogy rájuk jellemző mágneses tulajdonságokkal rendelkező térben képesek a sugárzási frekvencián elnyelésre, így többletenergiához jutnak. Később az általunk sugárzott jel megszűntével a többletenergiájuk leadása következtében, helyzetüknek megfelelően azonos vagy kissé eltérő frekvenciájú, rádióhullámú jelet sugároznak vissza. Az atommagoknak a molekulában elfoglalt helye is karakteresen befolyásolja a rá jellemző rezonanciafrekvenciát. Tehát a molekulán belüli elhelyezkedés is beleszól a rezonanciafrekvencia értékébe – ezt nevezik kémiai eltolódásnak.

Azonban ezzel a technikával az 1970-es évekig csak „általános anyagvizsgálatra” volt használható a berendezés, amely az anyag szerkezeti részleteiről nem szolgált információval. 1971-ben Dr. Raymond Damadian in vitro (a testen kívül, laboratóriumi körülmények között) egy kezdetleges MRI-vel kísérletezve kimutatta, hogy a rákos szövetek jól elkülöníthetőek az egészségesektől. Ugyanis tumorok esetében hosszabb relaxációs időt mértek, mint az egészséges szövetek esetében.

1977-ben Damadiannek és munkatársainak sikerült szeletképet készíteniük egy emberi mellkasról. A vizsgálat során még az emberi testet mozgatták a felvétel készítése alatt, és így 10 mm-es felbontást sikerült elérniük. A felvétel 4,5 órán át tartott.

A mágneses rezonancián alapuló képalkotásaikért Paul Christian Lauterburnak és Peter Mansfieldnek a Nobeldíj-testület 2003-ban megosztva ítélte oda az orvosi Nobel-díjat.

Lauterbur az MRI-jelek lokalizációját oldotta meg: homogén mágneses tér használata helyett különböző gradiensű mágneses tereket használt. A mágneses tér gradiense a mágneses tér térbeli változásának sebességét jelenti, vagyis azt, hogy a mágneses tér milyen gyorsan és milyen irányban változik különböző pontokban. Ez az MRI-ben kulcsfontosságú a képek felbontásához, mert a gradiensek segítségével lokalizálható, hogy a leképezett anyag melyik részéből érkezik a jel, és ezzel milliméteres pontosságú képek készíthetők. Így az atommagok annak megfelelően, hogy milyen gradiensű mágneses terekben helyezkednek el, más-más rezonanciafrekvenciával jellemezhetők, amiből visszakövetkeztethető az elfoglalt helyük. Ezzel a technikával már nem volt szükség a test mozgatására a felvétel készítéséhez. Peter Mansfield kutatásainak köszönhetően sikerült ezt az eljárást jelentősen felgyorsítani.

A mérőeljárások során kapott információból az előbb említett számítógépes képrekonstrukcióhoz elsőként használt Fourier-transzformációt (Lásd a sorozat 96. részét) 1975-ben Richard Robert Ernst.

Az eljárásért, az „NMR Fourier Zeugmatography” kidolgozásáért 1991-ben kémiai Nobel-díjat kapott. Ernst ötlete alapján az Aberdeen-i Egyetemen William A. Edelstein vezetésével tovább tökéletesítették a módszert.

Jelenlegi ismereteink szerint itt a vége, mert a további tökéletesítéshez már az anyag fizikai tulajdonsága szab határt, így is pár perces nagyságrendűre csökkent a képrekonstrukció időtartama.

Az első MRI-készüléket Magyarországon a Semmelweis Egyetem Szív- és Érsebészeti Klinikáján helyezték üzembe 1986-ban. Elsősorban gyermek-onkológiai vizsgálatokra használják.

Azóta több helyen is működik MRI berendezés, pl. a budapesti Honvéd kórházban, de a várólista több hónapnyi hosszúságú.

A készülék központi része egy mágnes, melynek mágneses terébe fektetik a beteget (vagy kísérleti személyt). A mágneses tér erőssége nagyban meghatározza a kinyerhető jel erősségét, így erősebb mágnessel jobb minőségű képet kapunk és a mérés ideje is csökkenthető. Ebből a szempontból kétféle készülék különböztethető meg. Az alagút rendszerű az elterjedtebb, a készülék egy nagy szupravezető tekercsből áll, amelynek közepe (a pácienstér) egy szűk, működés közben zajos hely, emiatt némely ember számára nehezen elviselhető. Ezek általában nagyobb teljesítményű 1,0; 1,5; 3,0; 7,0 tesla indukciójú (ezzel arányos térerejű) berendezések. A nyitott mágnessel szerelt készülékek kényelmesebbek lehetnek a finnyásabbak számára, a hátrányuk viszont az, hogy a gyengébb mágnessel rosszabb képminőséget produkálnak. Általában 0,1-0,3 tesla indukciót érnek el, illetve manapság már megjelentek az 1 tesla mágneses indukciójú készülékek is. Budapesten az Országos Gerincgyógyászati Központban például sokáig egy 0,4 tesla indukciójú nyitott készüléket használtak, majd 2015-ben az intézetben egy zárt, alagutas rendszerű 1,5 teslás, csúcskategóriájú berendezést is üzembe helyeztek. Egy ilyen készülék ára 400 000 euró fölött van.

Tehát mesterségesen fenntartott erős mágneses térbe helyezik a vizsgált testrészt, amely elbillenti a hidrogénatomokban levő, elemi mágnesként viselkedő protonok tengelyének irányát. Azért alkalmas a hidrogén a tanulmányozásra, mert elegendő mennyiségben van jelen, és páratlan protonszámú. A test körülbelül 70 százalékát víz (H₂O) alkotja, amely részben hidrogénből épül fel. Ezeket a vizsgálat idején rétegenként további energiával „bombázzák”, s ezáltal megváltoztatják a tengelyek dőlését. A proton, miközben „igyekszik” visszaállítani a tengelyének eredeti dőlésszögét, a kapott energiát visszasugározza. Ezt a visszasugárzott energiát képes mérni a készülék, és ez alapján nyerhető a hidrogén atomok elhelyezkedéséről alkotott háromdimenziós kép is. Szisztematikusan, tetszőlegesen beállított síkokban képeket készítenek, amelyekből információt nyernek az adott térfogaton található szövetek víztartalmáról, sűrűségéről, végső soron azok anyagáról, amely a szerkezeti elemzésekhez szükséges.

A térben változó mágnesestér („gradienstér”) szerepe a leglényegesebb az MRI-felvételek felbontásának szempontjából. A jó felbontáshoz arra van szükség, hogy a felfogott jelet minél pontosabban tudják lokalizálni. Ezt a felbontó képességet voxelekben határozzák meg. A voxelek néhány milliméter élhosszúságú téglatestek. Hasonlók, mint a képpontok (pixelek) a monitoron, csak térbeliek. A három dimenzióban megalkotott mágneses gradiensekkel és a 3DFT (three-dimensional Fourier transformation) technikával 0,1-0,5 mm vastagságú képek készíthetők. Az MRI többek közt ezekben az elektromágnesekben, gradienstekercsben folyó nagy erősségű áramtól hangos működés közben. Szerintem ez a kattogás nem nagy tragédia, engem inkább az zavart, hogy nem tudtam, meddig aszalnak a lyukban.

Ezt a sok rizsát foglalja össze néhány videó. Egy rövid:

És egy hosszabb, ami zseniális.

A funkcionális MRI vagy funkcionális mágneses rezonanciavizsgálat (fMRI) az MRI vizsgálat egyik specializált típusa, amely az idegi aktivitással összefüggésben lévő hemodinamikus választ méri az emberek és állatok agyában vagy gerincvelőjében. Igen, most megint szótár jön: a hemodinamika a vér áramlásának a keringési rendszer csőszerű vezetékeiben (a vér- és a nyirokerekben) történő vizsgálata.

A 20. század utolsó évtizedétől kezdve az fMRI meghatározó módszerré vált az agy feltérképezésének területén.

Már száz évvel korábban fölfedezte Charles Scott Sherrington és Charles Smart Roy, hogy az agyi véráramlás és véroxigénszint változásai szoros összefüggésben állnak az idegi aktivitással. Azonban nem volt világos, hogy maga az agy felelős-e ezeknek a változásoknak a közvetítéséért.

Seymour Kety és Carl Schmidt csak 1948-ban erősítette meg egy, az oxigén-anyagcserét és az agy véráramlását mérő alapvető kísérletben, hogy az agy véráramlását regionálisan szabályozza maga az agy. Kimutatták, hogy amikor a neuronok több oxigént használnak, a kémiai folyamatok a közeli erek kitágulását okozzák. Az erek térfogatának növekedése a véráramlás helyi növekedéséhez vezet.

Az oxigént a vörösvértestekben levő vastartalmú fehérje, a hemoglobin szállítja el a neuronokhoz.

Amikor az idegsejtek aktivitása nő, nagyobb a sejt oxigénigénye is, és a helyi reakció a véráramlás növekedése a nagyobb idegi aktivitású régiókba.

Kétfajta hemoglobin van. Az egyik, az oxigént szállító oxihemoglobin nem mágnesezhető, diamágneses (lásd a sorozat 326. részét); a másik, az oxigénmentes, „üres” deoxihemoglobin, amely paramágneses tulajdonságú vegyület, vagyis egy külső mágneses tér hatására mágneseződik és a mágneses tér irányának megfelelően áll be. A deoxihemoglobinnak ezt a tulajdonságát Szeii Ovaga fedezte föl 1990-ben, és őt tekintik az fMRI atyjának.

A beállt deoxihemoglobin molekulák lokálisan árnyékolják a mágneses teret, s ezt a helyi árnyékolást méri valójában az fMRI készülék. A vér oxigénszintjétől függő, külföldiül Blood-Oxygen-Level Dependent, rövidítve BOLD fMRI olyan módszer, amely megfigyelhetővé teszi, hogy az agy mely területei aktívak egy adott időben.

A folyamat tehát rendkívül egyszerűen vázolható: ha megnövekszik egy adott agyterület aktivitása, akkor egyúttal megnő annak oxigénszükséglete is. Ennek biztosításaként a hemoglobin molekulák leadják oxigénjüket, megnő a deoxihemoglobin koncentrációja, ezáltal nagyobb mértékben árnyékolja a mágneses teret, vagyis a lokális mágneses térerőt mérve csökkenő jelet kapunk.

Kenneth Kin Man Kvong, valamint vele majdnem ugyanakkor Peter Antony Bandettini és Robert Turner mutatott be elsőként emberi agyról készített BOLD alapú fMRI mérést.

Meg szokták jegyezni, így én is megjegyzem, hogy az oxigénellátás módja megváltozik a megnövekedett aktivitással. Közvetlenül az idegi aktivitás növekedése után pillanatnyilag csökken a vér oxigénellátása, amit a hemodinamikai válaszban “iniciális dip”-nek neveznek. Az iniciális dip nagyon kicsi és zajérzékeny jelenség, ezért nem mindig detektálható megbízhatóan. Van, aki vitatja a jelentőségét, de sok kutatásban úgy tekintik, hogy közelebb áll az idegi aktivitás időbeli lefutásához, mint a fő pozitív BOLD-hullám. Az iniciális dipet olyan időszak követi, amikor a véráramlás növekszik, nem csak olyan szintre, ahol az oxigénigény kielégíthető, hanem túlkompenzálja a megnövekedett keresletet. Ez azt jelenti, hogy a vér oxigénellátása az idegi aktivációt követően lényegesen fokozódik. A véráramlás körülbelül 6 másodperc múlva tetőzik, majd visszaesik az alapszintre, gyakran úgy, hogy előbb még egy pici időtartamra az alapszint alá is esik.

Lényegtelen azonban, hogy milyen összefüggés van a mért jel és az adott terület aktivitása között, az a fontos, hogy ez az összefüggés egyértelmű legyen. Az fMRI sikerének egyik kulcsa, hogy ezt az összefüggést szállította (legalábbis sokáig úgy tűnt, hogy szállítja). A másik rendkívül fontos szempont pedig széleskörű alkalmazhatósága volt. Hiszen nincs szükség műtétre, ráadásul semmilyen, az egészségre esetlegesen káros szert sem kell az agyba bejuttatni a kísérlethez, mivel elegáns módon hozott anyagból, a vérben megtalálható deoxihemoglobinból dolgozik. Ennek köszönhetően egészséges embereknél is gond nélkül alkalmazható a módszer.

Az fMRI a használatának korai időszakában gyakran hamis eredményeket mutatott, illetve a felvételek értékelése nem mindig volt helyes. Mindezen tulajdonságai, vagyis az embereken való alkalmazhatóság, a nagyobb struktúrákat, agyterületeket célba vevő megközelítés és ezzel együtt az elnagyolt elméleti és mikrostrukturális háttér az fMRI-t a kísérleti pszichológusok kedvenc játékszerévé avatták. Ezt a cinikus mondatot a „Akciós Potenciál” nevű blogban olvastam, a következő kép alatti linken:

https://akciospotencial.blog.hu/2008/02/01/agykutatasi_technikak_az_fmri

Napjaink legjobb fMRI készülékének a NexGen 7 T ultra nevű, nagyfelbontású berendezés számít. A 7T az indukcióra utal.

10-szer nagyobb felbontást kínál a jelenlegi 7 T szkennerekhez képest, és 50-szor részletesebb képet ad a hagyományos, klinikákban használt 3 T gépeknél. Képes akár 0,35-0,4 milliméteres voxel felbontásra, míg a tipikus 3 T fMRI rendszerek csak 2-3 mm-es részletek megjelenítésére alkalmasak.

Visszaugorva az időben, PET-et és fMRI-t használt a kutatásaihoz Semir Zeki brit-francia neuorobiológus az 1980-as évektől. Sikerült azonosítania a színközpontokat az agyban. Elsőként a hV4-et jelölte meg. Emellett igazolta, hogy a VO1 és a VO2 is részt vesz a színészlelésben – például színes utóképek aktiválják ezt a területet.

Az fMRI egyre nagyobb szerepet játszott az elmúlt évtizedekben. Stephen A. Engel és munkatársai 1997-ben fMRI-vel mutatták ki, hogy a V1 hogyan reagál a vörös-zöld színekre. A tudósok azóta vitatkoznak arról, hogy a látási hálózat egyes régiói milyen módon vesznek részt a színlátásban.

Alex Wade, Mark Augath, Nikos Logothetis és Brian Wandell 2008-ban Színvizsgálatok fMRI-vel makákóban és emberben (fMRI measurements of color in macaque and human) című cikke az egyik legfontosabb igazolása volt az addigi színelméleteknek.

A cikk lényeges megállapításai: Az fMRI vizsgálatok azt mutatják, hogy mind az emberek, mind a makákók látókérgében vannak színérzékeny területek, különösen a ventrális ágban, beleértve a V4 régiót is, bár a makákók színfeldolgozó területei mind a dorzális, mind a ventrális ágban megtalálhatók, míg az emberi színfeldolgozó területek nagyrészt a ventrális ágra korlátozódnak. Mindkét faj hasonlóságokat mutat az fMRI válaszaiban a színingerekre, a makákók V1 és V4 területe a kromatikus kontrasztra reagál, de vannak különbségek ezeknek a válaszoknak a topográfiai szerveződésében és amplitúdójában. Mind az emberek, mind a makákók aktivációt mutatnak a ventrális vizuális ágon a színfeldolgozás során, olyan területeket érintve, mint a V1, V2 és V4/hV4. A V4/hV4 régió erősen reagál a kromatikus kontrasztra, ami hasonló funkcionális szerepre utal. A V1 terület mind a makákóknál, mind az embereknél hasonló relatív amplitúdót mutat mind a színkontrasztra, mind a fényerőkontrasztra adott válaszokban. Makákóknál a V2 terület erősebben reagál a kromatikus kontrasztra, mint az embereknél, valószínűleg a térbeli felbontás különbségei vagy az emberi vizsgálatokban megjelenő válaszok elmosódása miatt.

Az fMRI képeken meleg színeket (sárga, narancs, piros) használtak a fokozott agyi aktivitás, és hideg színeket (kék, lila) a csökkent aktivitás jelzésére. A fejlett képalkotási technikákat, például a nagyobb mágneses térerősségeket és speciális tekercseket mind az emberi, mind a makákó vizsgálatokban a nagyobb térbeli felbontás elérésére használták.