Wzmocnione badania mózgu

20. lutego oficjalnie otwarto CNS Lab (Creative Neuroscience Lab) – Ośrodek Zintegrowanych Badań Strukturalnych i Czynnościowych Centralnego Układu Nerwowego. Jest to wspólna inwestycja konsorcjum Instytutu Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej im. Macieja Nałęcza PAN oraz Wojskowego Instytutu Medycyny Lotniczej, zlokalizowana na terenie WIML. Trzypiętrowy gmach CNS Lab ma powierzchnię 1,5 tys. m2. Parter przeznaczony jest na pracownie diagnostyczne MRI i EEG oraz gabinety lekarskie. Na pierwszym piętrze znajduje się 15 pracowni naukowych i sala seminaryjna. Projekt sfinansowano w ramach PO Innowacyjna Gospodarka. Jego całkowita wartość to ponad 23 mln zł, w tym subwencja unijna to 19,7 mln zł.

CNS Lab łączy funkcje jednostki naukowej i otwartej placówki usługowej, wykonującej badania diagnostyczne metodą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego oraz specjalistyczne badania neurofizjologiczne z zastosowaniem różnych form stymulacji. Zagadnieniem wiodącym w badaniach naukowych będzie poznawanie zależności zmian czynności i funkcji mózgu od zmian w jego strukturze, niezwykle istotne w badaniach orzeczniczych personelu lotniczego i diagnostyce klinicznej chorób układu nerwowego. W związku z uruchomieniem jednostki przewiduje się utworzenie 13 nowych miejsc pracy, w tym 6 etatów badawczych i 7 pomocniczych technicznych.

W CNS Lab będzie można wykonywać badania z zastosowaniem technik: obrazowania strukturalnego MRI w polu 3T; obrazowania szlaków nerwowych – traktografii; obrazowania funkcjonalnego fMRI z jednoczesną rejestracją sygnału EEG oraz stosowaniem multimodalnej stymulacji wzrokowej, słuchowej i czuciowej; obrazowania metabolicznego z zastosowaniem kontrastów hiperpolaryzacyjnych w badaniu MRI.

Pracownia MRI wyposażona jest w skaner Discovery 750 W 3T firmy General Electric z kompletnym wyposażeniem w cewki i oprogramowaniem z sekwencjami do badania strukturalnego układu nerwowego, narządów miękkich oraz stawów. W przyległym laboratorium zainstalowano hiperpolaryzator SpinLab firmy GE do przygotowania kontrastów hiperpolaryzacyjnych metodą dynamicznej polaryzacja jądrowej (DNP), podawanych w czasie obrazowania MRI. W Europie dotychczas zainstalowano tylko 3 takie urządzenia (2 na terenie Skandynawii, 1 w Wielkiej Brytanii).

Badania funkcjonalne metodą jądrowego rezonansu magnetycznego (fMRI) pokazują wzmożenie ukrwienia i utlenowania struktur mózgowych związanych z wykonywaniem określonych czynności. Pozwala to na identyfikację struktur mózgu zaangażowanych w wykonywanie zadań lub odpowiedzi na bodźce. Metoda fMRI umożliwia obserwację in vivo zmian czasowo-przestrzennych podczas różnych aktywności np. ruchu, mówienia, zapamiętywania, uczenia się. Stanowi narzędzie diagnostyczne dla badania zmian patologicznych, którym nie towarzyszą zmiany strukturalne. Umożliwia też badanie działania leków oraz prognozowanie reakcji na leki.

Podczas badania metodą fMRI będzie rejestrowana aktywność bioelektryczna mózgu w celu oceny jej zmienności związanej z aktywowaniem ośrodków korowych. Badanie elektrofizjologiczne korowych potencjałów wywołanych pozwala na identyfikację odpowiedzi korowej, lokalizację źródła sygnału potencjału wywołanego i poznanie kierunków jego propagacji.

CNSLab wyposażony jest w system do badań neurofizjologicznych Synamps RT i Curry 7.0 firmy Compumedics, umożliwiający rejestrację sygnałów EEG z 64 kanałów w polu magnetycznym do 4T. Rejestracja jest synchronizowana ze skanerem MRI. Badania strukturalne i czynnościowe są komplementarne w odniesieniu do rozdzielczości. MRI charakteryzuje się wysoką rozdzielczością przestrzenną, natomiast EEG – czasową.

W metodzie fMRI otrzymuje się obraz struktur mózgu z zaznaczonymi obszarami aktywacji. W badaniu neurofizjologicznym na podstawie pomiaru aktywności EEG w wielu punktach na powierzchni czaszki tworzy się mapę rozkładu potencjału elektrycznego. W ten sposób w wyniku zintegrowanych badań fMRI i EEG uzyskuje się komplementarne informacje o strukturze i aktywności bioelektrycznej mózgu. Oprogramowanie Curry 7 umożliwia kompilację obrazów strukturalnych i czynnościowych oraz nałożenie map czynnościowych na rzeczywistą strukturę głowy pacjenta uzyskaną w badaniu MRI. Uwidocznienie elektrod EEG na obrazie MRI pozwala na dopasowanie obrazów MRI i map EEG na jednym układzie współrzędnych.

W badaniach funkcjonalnych i czynnościowych stosowane są w polu magnetycznym stymulatory firmy NLL. Pracownia wyposażona jest w stymulatory wzrokowe: gogle, ekran i monitor umieszczone w pomieszczeniu skanera, słuchawki oraz stymulator czuciowy.

Aparatura CNSLab umożliwia badania poznawcze w zakresie psychofizjologii, neurofizjologii i badania funkcji poznawczych oraz badań klinicznych dotyczących zmian strukturalnych i procesów patologicznych m.in. w padaczce i chorobach neurodegeneracyjnych.