Функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) почти 30 лет считается одним из ключевых инструментов нейронауки. Однако новое исследование, опубликованное в журнале Nature Neuroscience, ставит под сомнение базовое допущение, лежащее в основе интерпретации фМРТ-данных, — связь между уровнем кислорода в крови и активностью нейронов.
Исследователи обнаружили, что примерно в 40% случаев усиление сигнала фМРТ сопровождается снижением активности нейронов. В других зонах мозга, напротив, наблюдалось уменьшение фМРТ-сигнала при повышенной активности. По словам авторов работы, это напрямую противоречит устоявшемуся представлению о том, что рост активности мозга всегда требует усиления кровотока для доставки кислорода. Учитывая, что десятки тысяч исследований фМРТ опираются именно на эту модель, выводы новой работы могут привести к полному переосмыслению их результатов.
В ходе экспериментов более 40 здоровых добровольцев выполняли задания на ментальный счет и воспроизведение автобиографических воспоминаний — задачи, которые обычно вызывают предсказуемые изменения сигнала фМРТ. Параллельно ученые измеряли реальное потребление кислорода с помощью новой количественной МРТ-методики. Оказалось, что при повышенной нагрузке мозг не всегда увеличивает кровоток: в ряде областей он просто эффективнее извлекал кислород из уже имеющейся крови, покрывая энергетические потребности без дополнительной перфузии.
Авторы подчеркивают, что эти результаты имеют серьезные последствия для исследований психиатрических и неврологических заболеваний — от депрессии до болезни Альцгеймера. Изменения фМРТ-сигнала, особенно у пациентов с сосудистыми нарушениями или возрастными изменениями, могут отражать не столько дефицит нейронной активности, сколько особенности кровеносной системы. В перспективе ученые предлагают дополнять результаты стандартной фМРТ количественными измерениями метаболизма. Такой подход позволит точнее изучать старение и нейродегенеративные процессы, оценивая реальные изменения энергетического обмена, а не косвенные маркеры кровотока.