Funktionell MRI (Functional Magnetic Resonance Imaging) är en vidareutveckling av den magnetkamera-teknik (MR) som används för att få tredimensionella bilder av organ i kroppen, till exempel när man vill studera hjärnans sjukdomar, utbredningen av tumörer i kroppen eller tilltäppta blodkärl i hjärtat.

Avbildar hjärnans arbete

Att ta bilder av kroppens insida med hjälp av en magnetkamera (MRI) är ett viktigt diagnostiskt verktyg i sjukvården idag. Men funktionell MRI (fMRI)är det även möjligt att avbilda hjärnans arbete.

Med denna teknik kan man se skillnad på syrerikt och syrefattigt blod, vilket ger information om hjärnans aktivitet lokalt. Med fMRI kan man också studera de förändringar som uppstår i hjärnan efter en skada, exempelvis en stroke eller en amputation.

Handens karta i hjärnan

Vår kropp har en sensorisk ”karta” i hjärnan. Detta innebär att känselsignaler från olika delar av vår kropp bearbetas på olika ställen i hjärnans sensoriska område. Områden där vi har bra känsel, som våra händer och vårt ansikte, motsvarar förhållandevis stora områden i hjärnan (stora resurser ger bättre känsel). Bålen, som är ganska stor fysiskt, motsvarar ett ganska litet sensoriskt område i hjärnan.

I vår forskning är vi primärt intresserade av handens karta i hjärnan och hur denna förändras vid nervsjukdom och amputation. Figur 1 visar en del av handens sensoriska karta hos en frisk person. Det översta röda området motsvarar sensorisk stimulering av lillfingret. Nedanför är långfingret och underst tummen.

Kartbilden för handen förändras när underarmen bedövas

Vi har även tittat på om kartbilden förändras när sensoriska signaler dämpas temporärt, med hjälp av en bedövningssalva. Underarmens område i hjärnan ligger mycket nära området för handens fingrar i hjärnan. Om till exempel underarmen bedövas (se figur 2)  förändras handens och underarmens kartbild i hjärnan. Det som händer när underarmen bedövas är att handens område  snabbt ”växer”in och utnyttjar de resurser som tidigare svarat mot underarmen, ett område som nu är ”tyst” på grund av bedövningen.

Eftersom handen därmed får något större resurser i hjärnan ser man en förbättring av handens känsel. Detta är av intresse vid handrehabilitering då patienten lider av olika typer av nervsjukdomar som påverkar handens funktion. Hypotesen är att rehabilitering kan underlättas då handen tillfälligt får träna med större resurser – i detta fallet även med underarmens sensoriska resurser.

Bedövad underarm gav bättre känsel i handens fingrar

I figur 3 kan man se två rader med bilder av hjärnan. De representerar två olika personer.

Bild a) och d) visar sensorisk stimulering av handen innan underarmen bedövas. Bild b) och e) visar sensorisk stimulering av handen efter det att underarmen har varit bedövad under 90 minuter. Bild c) och f) visar signifikanta förändringar under/efter bedövning.

Man kan alltså se att handens kartbild i hjärnan expanderar när underarmen bedövas. Detta gav även en bättre känselfunktion i handens fingrar, vilket mättes med kliniska metoder under experimentet.

Känsel av fingrar kvar trots amputation

Vår sensoriska kartbild förändras som ett svar på att omvärldens signaler till oss förändras. Ett exempel på detta är vad som händer vid amputation av handen. Då finns det möjlighet för underarmen att växa in över handens område i hjärnan. Detta kan resultera i att amputerade kan känna sina forna fingrar på underarmen. Man kan säga att personer har en fantomhand på sin underarm.

Bilden visar en handamputerad som känner tummen, pekfingret samt lillfingern i uppritade områden längst ut på stumpen. Som kontrollpunkter för experimentet finns även tre punkter längre upp på stumpen som fungerar som kontrollpunkter, det vill säga där sensorisk stimulering inte resulterar i en upplevd fingerstimulering.

Fantomhandens kartbild i hjärnan

Figur 5 visar en sammanfattande bild av våra resultat när vi har undersökt fantomhandens kartbild i hjärnan – det vill säga de områden på underarmen som resulterar i upplevd fingerstimulering vid sensorisk stimulering av en handamputerad person. Figuren visar även handens kartbild hos en icke-amputerad kontrollgrupp.

Resultatet visar att sensorisk stimulering av en upplevd fantomhand på underarmen hos handamputerade, aktiverar områden i hjärnan som tidigare svarat mot den nu amputerade handen.

Denna forskning har förbättrat möjligheterna att studera organisatoriska förändringar i hjärnans sensoriska centrum. Detta förbättrar utsikterna för rehabilitering av individer som lider av sensoriska besvär till följd av nervskador och nervsjukdomar.

ANDREAS WEIBULL

Avdelningen för medicinsk strålningsfysik, Institutionen för kliniska vetenskaper i Malmö, Lunds universitet

februari 2010