På verdensbasis er nevrologiske tilstander den fremste årsaken til sykdom og uførhet. Det finnes flere tilgjengelige behandlinger som involverer stimulering av hjernen – enten ved å implantere en stimulator ved hjelp av kirurgi for å kontrollere elektriske signaler i hjernen, eller ved å sende energi ikke-invasivt gjennom hodeskallen.
Hver hjerne er strukturelt og funksjonelt forskjellig. Avbildning av hjernen før behandling er en nøkkel til å avgjøre hvilke deler av hjernen som er involvert i å kontrollere viktige funksjoner eller prosesser som kan være mål for behandling. Funksjonell MRI (fMRI) kan indikere hvilken del av hjernen som er involvert i utførelsen av bestemte oppgaver eller å prosessere bestemte typer informasjon. Det er en teknikk som allerede benyttes før hjernekirurgi (for eksempel hvis en del av hjernen bør fjernes på grunn av en svulst) slik at kirurger kan foreta vurderinger av hvordan sykt eller ikke-fungerende hjernevev kan bli fjernet uten å forårsake for mye skade på funksjonelt viktige deler av hjernen. Gjennomføring av en fMRI undersøkelse involverer å presentere informasjon eller instruksjoner visuelt (via skjerm) eller auditivt (via hodetelefoner) til personen i skanneren. Visuell presentasjon er vanligst siden MRI skannere er så høylytte at det er vanskelig å formidle informasjon via lyd. NordicNeuroLab, som er en verdensledende produsent av utstyr for MR miljøet, har nylig utviklet et toppmoderne audiosystem for MRI for å overkomme disse utfordringene.
Det er mangel på litteratur som utforsker betydningen av å presentere stimuli visuelt versus auditivt, og de mulige synergiene som kan oppstå ved å kombinere visuell og auditiv informasjon ved presentasjon av en oppgave. Selv om noen pasienter vil behøve visuell eller auditorisk presentasjon på grunn av syns- eller hørselsproblemer, tyder evidens på at det kan være forskjeller i hvordan hjernen prosesserer informasjon, avhengig av hvordan den er presentert. Vi tror at det er betydelige muligheter for å revolusjonere funksjonell MRI ved hjelp av audiovisuell presentasjon av informasjon, og til å bruke dataene for å informere behandlingsstrategier for en rekke tilstander. Det kan potensielt bidra til å forbedre den nåværende kliniske anvendelsen av prekirurgisk planlegging, samt å åpne opp for nye muligheter i guiding av andre behandlingsformer av nevrologiske tilstander.
Hjerneområdene man hovedsakelig er interesserte i er dem som er involvert i bevegelse, tale og språk, og hukommelse. Disse områdene er antatt å være viktigst for en persons livskvalitet. Som sådan, en systematisk gjennomgang («review») av litteratur på auditiv og visuell fMRI for motor, språk, og hukommelsesområder av hjernen har blitt gjennomført. En review artikkel er under forberedelse og forventes klar for å bli sent inn til et vitenskapelig tidsskrift senere dette året. I tillegg gjennomføres det for øyeblikket arbeid for å teste det nye NordicNeuroLab audiosystemet i en fMRI setting, og en pilotstudie er planlagt å bli iverksatt senere i 2025 for å utforske effekten av å presentere språk- og motoroppgaver visuelt, auditivt, og audiovisuelt. Metoder for å analysere dataene vil bli utviklet slik at resultater fra ulike presentasjonsmodaliteter kan bli sammenlignet. Resultatene er forventet å gi oppklaring i implikasjonene av å gjennomføre audiovisuelle fMRI eksperimenter, for å guide design av oppgaver for resten av prosjektet.
Brain stimulation techniques can be used to treat a variety of disorders related to movement, language or memory, but localization accuracy can be limited.
Functional MRI (fMRI) is a method of brain mapping, giving maps of active brain regions in response to specific stimuli. Patients perform a specific task (paradigm) depending on the functional area of interest. The most common clinical application is in pre-surgical mapping for epilepsy or brain tumours, but research shows there is also potential for fMRI to find targets for therapeutic brain stimulation.
fMRI paradigms are typically conveyed to the patient in the MRI scanner via a visual display. For patients who cannot take in the information visually, information may be conveyed audibly via headphones, but the noise of the MRI scanner poses a huge limitation in the ability to hear stimuli or instructions.
NordicNeuroLab has produced a state-of-the-art noise cancelling audio system for use during MRI scanning. This opens up significant opportunities to improve the way stimuli are conveyed to fMRI patients, allowing better quality fMRI for a wider range of patients.
We propose to develop and test functional MRI paradigms with the potential to instruct the best location for brain stimulation for the treatment of motor, language or memory related disorders.
The student will:
• Investigate differences and synergies in the use of visual versus auditory delivery of stimuli during fMRI for motor, language and memory tasks
• Optimize scanning protocols and paradigms for motor, language and memory fMRI in healthy volunteers by investigating advanced MR acceleration techniques and adaptive paradigms, to allow as much sensitive and specific functional information as possible to be gathered during a single fMRI scan
• Conduct a clinical study in patients undergoing brain stimulation, providing fMRI data to the neurosurgeon or in advance of surgery, and obtaining feedback on the usefulness of such data for guidance.
