fMRI

기능적 자기공명영상
뇌의 fMRI 영상. 대조군에 비해 높은 활성을 띄는 부분을 노란 색으로 표시했다.
목적	혈류 변화를 통해 뇌 활성을 감지한다.

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

fMRI는 기본적으로 세이지 오가와가 1990년에 발견한 혈액 산소준위 의존성(BOLD) 대비를 사용한다. 이 대비를 통해 뇌나 척수에서 신경 세포의 에너지 사용과 연관된 혈류의 변화를 영상화할 수 있다. 이런 과정에서 별도의 조영제나 방사능에 노출될 필요없고 분석결과 데이터의 공간해상도도 비교적 좋기 때문에 fMRI는 발명되자마자 뇌지도 연구의 가장 주된 도구로 사용되기 시작했다. 다만 뇌파 신호와는 달리 fMRI 신호는 신경세포의 활동을 직접 반영하지는 않는다는 한계가 있다. 즉, fMRI 신호는 신경세포의 본질적인 활동성분이라 할수 있는 활동전위를 직접적으로 반영하지 않는다. 또한, fMRI신호의 신호원이라 할 수 있는 BOLD 신호는 시간해상도가 떨어져서 관련자극이 가해지고도 BOLD신호에서 유의미한 변화가 있기 까지에는 수초간의 지연이 있다는 단점이 있다. 또 다른 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.

BOLD 외의 정보로 뇌 혈류를 분석할 수 있는 기술로는 동맥스핀표지와 확산강조 MRI가 있다. 확산강조 MRI는 fMRI와 유사하나 BOLD가 아닌 물 원자의 확산을 표지로 사용한다는 차이가 있다.

이 기술은 임상보다도 연구에서 주로 사용된다. fMRI는 뇌전도나 fNIRS같은 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.

같이 보기

• MRI

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외부 링크

• www.mri-tutorial.com MRI-TUTORIAL.COM – A free learning repository about neuroimaging
• BrainMapping.ORG project – Community web site for information Brain Mapping and methods
• fMRI Videos at RadiologyTube.com – A collection of fMRI videos
• Columbia University Program for Imaging and Cognitive Sciences: fMRI