기능성, 또는 기능적 자기공명영상(Functional magnetic resonance imaging, fMRI)는 혈류와 관련된 변화를 감지하여 뇌 활동을 측정하는 기술이다.[1][2] 뇌의 어떤 부위가 사용될 때 그 영역으로 가는 혈류의 양도 따라서 증가한다는 사실을 이용하여 어떤 부위의 신경이 활성화되었는지를 측정하는 기술이다.[3]

기능적 자기공명영상
1206 FMRI.jpg
뇌의 fMRI 영상. 대조군에 비해 높은 활성을 띄는 부분을 노란 색으로 표시했다.
목적혈류 변화를 통해 뇌 활성을 감지한다.

fMRI는 기본적으로 세이지 오가와(영어:Seiji Ogawa)가 1990년에 발견한 혈액 산소준위 의존성(BOLD) 대비를 사용한다.[4] 이 대비를 통해 척수에서 신경 세포의 에너지 사용과 연관된 혈류의 변화를 영상화할 수 있다. 이런 과정에서 별도의 조영제나 방사능에 노출될 필요가 없기 때문에 fMRI는 발명되자마자 뇌지도 연구의 가장 주된 도구로 사용되기 시작했다.[5] 단점으로는 오차의 발생이 잦다는 것이 있는데, 이러한 오차를 제거하여 본래의 신호를 추출하기 위해 여러 통계적 방법이 사용된다. 이런 신호처리결과 얻어지는 뇌의 활성화 정도는 주로 색상으로 표시한다. 뇌의 활동부위를 밀리미터 단위로 파악할 수 있어 우수한 공간분해능을 가지지만, 신호처리에 초 단위의 시간이 필요하므로 시간분해능은 다른 기술들에 비해 별로 좋지 않다.[6]

BOLD 외의 정보로 뇌 혈류를 분석할 수 있는 기술로는 동맥스핀표지(영어:arterial spin labelling)[7] 확산강조 MRI가 있다. 확산강조 MRI는 fMRI와 유사하나 BOLD가 아닌 물 원자의 확산을 표지로 사용한다는 차이가 있다.

이 기술은 임상보다도 연구에서 주로 사용된다. fMRI는 뇌전도fNIRS(영어:functional near-infrared spectroscopy)같은 다른 관찰방법들로 보완될 수 있다. 현재 BOLD 외의 다른 생체표지를 사용함으로써 공간분해능과 시간분해능을 향상시키는 방안이 모색되고 있다. 일부 기업들은 fMRI를 기반으로 한 거짓말 탐지기 등의 상품을 개발했지만, 아직 상용화될 정도로 충분히 발전된 것으로 여겨지지는 않는다.[8]

같이 보기편집

각주편집

  1. “Magnetic Resonance, a critical peer-reviewed introduction; functional MRI”. European Magnetic Resonance Forum. 2014년 11월 17일에 확인함. 
  2. Huettel, Song & McCarthy (2009)
  3. Logothetis, N. K.; Pauls, Jon; Auguth, M.; Trinath, T.; Oeltermann, A. (July 2001). “A neurophysiological investigation of the basis of the BOLD signal in fMRI”. 《Nature412 (6843): 150–157. Bibcode:2001Natur.412..150L. doi:10.1038/35084005. PMID 11449264. Our results show unequivocally that a spatially localized increase in the BOLD contrast directly and monotonically reflects an increase in neural activity. 
  4. Huettel, Song & McCarthy (2009, 26쪽)
  5. Huettel, Song & McCarthy (2009, 4쪽)
  6. Thomas, Roger K (1993년 1월 1일). “INTRODUCTION: A Biopsychology Festschrift in Honor of Lelon J. Peacock”. 《Journal of General Psychology》 120 (1): 5. 
  7. Detre, John A.; Rao, Hengyi; Wang, Danny J.J.; Chen, Yu Fen; Wang, Ze (May 2012). “Applications of arterial spin labeled MRI in the brain”. 《Journal of Magnetic Resonance Imaging》 35 (5): 1026–1037. doi:10.1002/jmri.23581. PMC 3326188. PMID 22246782. 
  8. Langleben, D. D.; Moriarty, J. C. (2013). “Using Brain Imaging for Lie Detection: Where Science, Law and Research Policy Collide”. 《Psychol Public Policy Law》 19 (2): 222–234. doi:10.1037/a0028841. PMC 3680134. PMID 23772173. 

참고 문헌편집

  • EMRF/TRTF (Peter A. Rinck, ed.), Magnetic Resonance: A peer-reviewed, critical introduction (A free access online textbook)
  • Joseph P. Hornak, The basics of MRI (online)
  • Richard B. Buxton, Introduction to functional magnetic resonance imaging: Principles and techniques, Cambridge University Press, 2002, ISBN 0-521-58113-3
  • Roberto Cabeza and Alan Kingstone, Editors, Handbook of Functional Neuroimaging of Cognition, Second Edition, MIT Press, 2006, ISBN 0-262-03344-5
  • Huettel, S. A.; Song, A. W.; McCarthy, G., Functional Magnetic Resonance Imaging Second Edition, 2009, Massachusetts: Sinauer, ISBN 978-0-87893-286-3

외부 링크편집