miniaturadaimagem direita|miniaturadaimagem|Ressonância magnética para-sagital da cabeça em paciente com macrocefalia familiar benigna. Neuroimagem ou imagem cerebral é o uso de várias técnicas para imagem, direta ou indiretamente, da estrutura, função/farmacologia do sistema nervoso. Essa é uma disciplina relativamente nova dentro da medicina, neurociência e psicologia. Os médicos que se especializam no desempenho e na interpretação da neuroimagem no cenário clínico são denominados neuroradiologistas.
A neuroimagiologia ajusta-se em duas grandes categorias: Imagem estrutural, que trata da estrutura do sistema nervoso e do diagnóstico de doença intracraniana bruta (grande escala) como tumor e lesão. Imagem funcional, que é usada para diagnosticar doenças metabólicas e lesões em uma escala mais fina (como a doença de Alzheimer) e também para pesquisas de psicologia neurológica e cognitiva e construção de interfaces cérebro-computador. A imagem funcional permite, por exemplo, o processamento de informações por centros no cérebro para serem visualizados diretamente. Esse processamento faz com que a área envolvida do cérebro aumente o metabolismo e "acenda" na varredura. Um dos usos mais controversos da neuroimagem tem sido a pesquisa sobre a "identificação do pensamento" ou a leitura mental.
História O primeiro capítulo da história dos traços da neuroimagem de volta ao neurocientista italiano Angelo Mosso, que inventou o "equilíbrio da circulação humana", que poderia medir de forma não invasiva a redistribuição do sangue durante a atividade emocional e intelectual. No entanto, mesmo que apenas brevemente mencionado por William James em 1890, os detalhes e o funcionamento preciso deste equilíbrio e os experimentos realizados com Mosso permaneceram em grande parte desconhecidos até a recente descoberta do instrumento original, bem como os relatórios de Mosso de Stefano Sandrone e colegas.
Em 1918, o neurocirurgião americano Walter Dandy introduziu a técnica de ventriculografia. As imagens de raios-X do sistema ventricular dentro do cérebro foram obtidas por injeção de ar filtrado diretamente em um ou ambos os ventrículos laterais do cérebro. Dandy também observou que o ar introduzido no espaço subaracnóideo através da punção espinhal lombar pode entrar nos ventrículos cerebrais e também demonstrar os compartimentos do líquido cefalorraquidiano em torno da base do cérebro e sobre a superfície. Esta técnica foi chamada de pneumoencefalografia.
Em 1927, Egas Moniz introduziu a angiografia cerebral, em que os vasos sangüíneos normais e anormais dentro e ao redor do cérebro poderiam ser visualizados com grande precisão.
No início da década de 1970, Allan McLeod Cormack e Godfrey Newbold Hounsfield introduziram tomografia axial computadorizada (tomografia computadorizada ou tomografia computadorizada) e imagens anatômicas cada vez mais detalhadas do cérebro se tornaram disponíveis para fins de diagnóstico e pesquisa. Cormack e Hounsfield ganharam o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina de 1979 por seu trabalho. Logo após a introdução do CAT no início dos anos 80, o desenvolvimento de radioligandos permitiu a tomografia computadorizada de emissão de fótons (SPECT) e a tomografia por emissão de positrons (PET) do cérebro.
Mais ou menos simultaneamente, a ressonância magnética (MRI ou MR scanning) foi desenvolvida por pesquisadores, incluindo Peter Mansfield e Paul Lauterbur, que receberam o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina em 2003. No início dos anos 80, a RM foi introduzida clinicamente e durante esse período, ocorreu uma verdadeira explosão de refinamentos técnicos e aplicações diagnósticas de MR. Os cientistas logo descobriram que as grandes alterações do fluxo sanguíneo medidas pelo PET também poderiam ser imaginadas pelo tipo correto de ressonância magnética. A ressonância magnética funcional (FMRI) nasceu, e desde a década de 1990, o IRMF passou a dominar o campo de mapeamento cerebral por sua baixa invasividade, falta de exposição à radiação e disponibilidade relativamente ampla.
No início dos anos 2000, o campo da neuroimagem atingiu o estágio em que as aplicações práticas limitadas da imagem cerebral funcional tornaram-se viáveis. A área de aplicação principal é uma forma bruta de interface cérebro-computador.
Indicações Neuroimagem segue um exame neurológico em que um médico encontrou uma causa para investigar mais profundamente um paciente que teve ou pode ter uma doença neurológica.
Um dos problemas neurológicos mais comuns que uma pessoa pode experimentar é a síncope. Em casos de síncope em que a história do paciente não sugere outros sintomas neurológicos, o diagnóstico inclui um exame neurológico, mas a imagem neurológica de rotina não é indicada porque a probabilidade de encontrar uma causa no sistema nervoso central é extremamente baixa e o paciente é improvável para se beneficiar do procedimento.
A neuroimagem não é indicada para pacientes com dores de cabeça estáveis que são diagnosticadas como enxaqueca. Estudos indicam que a presença de enxaqueca não aumenta o risco de doença intracraniana do paciente. Um diagnóstico de enxaqueca que assinala a ausência de outros problemas, como papiledema, não indicaria necessidade de neuroimagem. No decurso da realização de um diagnóstico cuidadoso, o médico deve considerar se a dor de cabeça tem uma causa diferente da enxaqueca e pode exigir neuroimagem.
Outra indicação para a neuroimagem é a cirurgia estereotáxica guiada por CT, MRI e PET ou radiocirurgia para o tratamento de tumores intracranianos, malformações arteriovenosas e outras condições tratáveis cirurgicamente.
Técnicas de imagem cerebral
Tomografia axial computorizada A tomografia computadorizada (CT) ou a tomografia axial computorizada (CAT) usam uma série de raios-x da cabeça retirados de várias direções diferentes. Usado tipicamente para visualizar rapidamente lesões cerebrais, a tomografia computadorizada usa um programa de computador que realiza um cálculo numérico integral (a transformada de Radônio inversa) na série de raios-x medidos para estimar quanto de um raio de raio-x é absorvido em um pequeno volume do cérebro. Normalmente, a informação é apresentada como seções transversais do cérebro.Jeeves, Malcolm A. (1994). Mind Fields: Reflections on the Science of Mind and Brain. Grand Rapids, MI: Baker Books., p. 21
Imagem óptica difusa A imagem óptica difusa (DOI) ou a tomografia óptica difusa (DOT) é uma modalidade de imagem médica que usa luz infravermelha próxima para gerar imagens do corpo. A técnica mede a absorção óptica da hemoglobina e depende do espectro de absorção da hemoglobina variando com o seu estado de oxigenação. A tomografia óptica difusa de alta densidade (HD-DOT) foi comparada diretamente ao FMRI usando a resposta à estimulação visual em indivíduos estudados com ambas as técnicas, com resultados tranquilizáveis semelhantes. O HD-DOT também foi comparado ao FMRI em termos de tarefas de linguagem e conectividade funcional do estado de repouso.
Sinal óptico relacionado ao evento O sinal óptico relacionado ao evento (EROS) é uma técnica de varredura cerebral que usa luz infravermelha através de fibras ópticas para medir mudanças nas propriedades ópticas das áreas ativas do córtex cerebral. Enquanto técnicas como a imagem óptica difusa (DOT) e a espectroscopia de infravermelho próximo (NIRS) medem a absorção óptica da hemoglobina e, portanto, são baseadas no fluxo sanguíneo, a EROS aproveita as propriedades de dispersão dos próprios neurônios e, portanto, fornece uma direta mais direta da atividade celular. O EROS pode identificar a atividade no cérebro em milímetros (espacialmente) e em milissegundos (temporariamente). Sua maior desvantagem é a incapacidade de detectar atividades com mais de alguns centímetros de profundidade. O EROS é uma nova técnica relativamente barata que não é invasiva para o assunto do teste. Foi desenvolvido na Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, onde agora é usado no Laboratório de Neuroimagem Cognitiva do Dr. Gabriele Gratton e Dr. Monica Fabiani.
Imagem de ressonância magnética right|thumb|Fatia sagital de ressonância magnética na linha média. A ressonância magnética (MRI) usa campos magnéticos e ondas de rádio para produzir imagens de duas ou três dimensões de estruturas cerebrais de alta qualidade sem uso de radiação ionizante (raios-X) ou traçadores radioativos.
Ressonância magnética funcional thumb|220x220px|Fatia de ressonância magnética axial ao nível dos gânglios basais, mostrando fMRI mudanças de sinais dependentes do nível de oxigênio em sangue superadas em tons vermelhos (aumento) e azul (diminuição). A ressonância magnética funcional (FMRI) e a rotulagem de rotação arterial (ASL) dependem das propriedades paramagnéticas da hemoglobina oxigenada e desoxigenada para ver imagens de alteração do fluxo sanguíneo no cérebro associado à atividade neural. Isso permite a geração de imagens que refletem quais estruturas cerebrais são ativadas (e como) durante o desempenho de diferentes tarefas ou em estado de repouso. De acordo com a hipótese de oxigenação, as mudanças no uso de oxigênio no fluxo sanguíneo cerebral regional durante a atividade cognitiva ou comportamental podem ser associadas aos neurônios regionais como diretamente relacionados às tarefas cognitivas ou comportamentais atendidas.
A maioria dos scanners de FMRI permite que os indivíduos sejam apresentados com diferentes imagens visuais, sons e estímulos de toque, e para fazer diferentes ações, como pressionar um botão ou mover um joystick. Consequentemente, o FMRI pode ser usado para revelar estruturas cerebrais e processos associados à percepção, pensamento e ação. A resolução do FMRI é de aproximadamente 2-3 milímetros no presente, limitada pela disseminação espacial da resposta hemodinâmica à atividade neural. Ele substituiu em grande parte o PET para o estudo dos padrões de ativação cerebral. O PET, no entanto, retém a vantagem significativa de ser capaz de identificar receptores específicos do cérebro (ou transportadores) associados a neurotransmissores específicos através da sua capacidade de imagem de "ligandos" de receptores radiomarcados (os ligandos do receptor são quaisquer produtos químicos que se encaixam nos receptores).
Além da pesquisa em assuntos saudáveis, o FMRI é cada vez mais utilizado para o diagnóstico médico da doença. Como o FMRI é esquisitamente sensível ao uso de oxigênio no fluxo sanguíneo, é extremamente sensível às mudanças iniciais no cérebro resultantes da isquemia (fluxo sanguíneo anormalmente baixo), como as mudanças que se seguem ao AVC. O diagnóstico precoce de certos tipos de acidente vascular cerebral é cada vez mais importante na neurologia, uma vez que as substâncias que dissolvem coágulos sanguíneos podem ser usadas nas primeiras horas após a ocorrência de certos tipos de acidente vascular cerebral, mas são perigosas para uso posterior. As alterações cerebrais observadas no FMRI podem ajudar a tomar a decisão de tratar com esses agentes. Com uma precisão de 72% a 90%, onde a chance alcançaria 0,8%, as técnicas de FMRI podem decidir qual de um conjunto de imagens conhecidas que o sujeito está visualizando.
Magnetoencefalografia