نیورو امیجنگ نے دماغی افعال کے بارے میں ہماری سمجھ میں اضافہ کیا ہے۔ اس طرح کی تکنیکوں میں اکثر دماغ کی ایکٹیویشن کا پتہ لگانے کے لیے خون کے بہاؤ کی مختلف حالتوں کی پیمائش شامل ہوتی ہے، دماغ کی عروقی اور نیورونل سرگرمیوں کے درمیان بنیادی تعامل کا فائدہ اٹھانا۔ اس نام نہاد نیوروواسکولر کپلنگ میں کوئی بھی تبدیلی دماغی خرابی سے مضبوطی سے جڑی ہوئی ہے۔ دماغی مائیکرو سرکولیشن کی تصویر کشی کرنے کی صلاحیت خاص طور پر اہم ہے، کیونکہ نیوروڈیجینریٹیو بیماریوں جیسے ڈیمنشیا اور الزائمر میں دماغی رگوں کی خرابی شامل ہوتی ہے۔
محققین انسٹی ٹیوٹ فزکس فار میڈیسن پیرس (Inserm/ESPCI PSL یونیورسٹی/CNRS) نے اب ایک طریقہ تیار کیا ہے جسے فنکشنل الٹراساؤنڈ لوکلائزیشن مائیکروسکوپی (fULM) کہا جاتا ہے جو دماغی سرگرمی کو مائکرون پیمانے پر پکڑ سکتا ہے۔ ٹیم نے چوہا عروقی سرگرمی کی پہلی مائکرون پیمانے پر، پورے دماغ کی تصاویر شائع کیں۔ فطرت کے طریقےFULM امیج کے حصول اور تجزیہ کے طریقہ کار کی تفصیلی وضاحت کے ساتھ۔
مائکروسکوپک پیمانے پر دماغی افعال کا مطالعہ کرنے کے لیے ناگوار الیکٹرو فزیولوجیکل یا نظری طریقوں کے برعکس، الٹراساؤنڈ لوکلائزیشن مائکروسکوپی (ULM) غیر جارحانہ ہو سکتی ہے۔ امیجنگ ٹکنالوجی خون کی گردش میں داخل ہونے والے بائیو کمپیٹیبل مائیکرون سائز کے مائکرو بلبلوں کو ٹریک کرتی ہے اور لاکھوں مائکرو بلبلوں کے ٹریک کو جمع کر کے، دوبارہ تعمیر شدہ تصاویر مائکرون سائز کی درستگی کے ساتھ دماغی خون کے حجم میں باریک تبدیلیوں کو ظاہر کر سکتی ہیں۔
محققین نے پہلے ULM کا استعمال چوہوں اور انسانوں میں پورے دماغی پیمانے پر مائکرو واسکولر اناٹومی کو ظاہر کرنے کے لئے کیا ہے۔ ULM کی مقامی ریزولیوشن فنکشنل الٹراساؤنڈ امیجنگ سے حاصل کردہ 16 گنا بہتر ہے۔ لیکن چونکہ حصول کا عمل سست ہے، ULM صرف خون کے بہاؤ کے جامد نقشے بنا سکتا ہے جو نیورونل سرگرمی کی وجہ سے ہوتا ہے۔
FULM تکنیک اس حد پر قابو پاتی ہے۔ دماغی مائیکرو واسکولیچر کی تصویر کشی کے علاوہ، یہ تکنیک ہر برتن میں گزرنے والے مائیکرو بلبلوں کی تعداد اور رفتار کا حساب لگا کر مقامی دماغی سرگرمی کا پتہ لگاتی ہے۔ جب دماغ کا کوئی علاقہ فعال ہوتا ہے، نیوروواسکولر کپلنگ خون کی مقدار کو مقامی طور پر بڑھانے کا سبب بنتا ہے، رگوں کو پھیلاتا ہے اور مزید مائکرو بلبلوں کو گزرنے دیتا ہے۔ fULM متعدد پیرامیٹرز کے مقامی تخمینے فراہم کرتا ہے جو اس طرح کے عروقی حرکیات کو نمایاں کرتے ہیں، بشمول مائکرو بلبل کا بہاؤ، رفتار اور برتن کے قطر۔
پرنسپل تفتیش کار کے مطابق مائیکل ٹینٹر اور ساتھیوں کے ساتھ، FULM کو ایک لاگت سے موثر، استعمال میں آسان الٹراساؤنڈ سکینر میں ضم کرنا "دماغی مائکرو سرکولیٹری نیٹ ورک اور اس کی ہیموڈینامک تبدیلیوں پر ایک مقداری نظر فراہم کرتا ہے جس سے دماغ کی وسیع مقامی حد کو مائکروسکوپک ریزولوشن اور 1 s عارضی ریزولوشن کے ساتھ ملایا جاتا ہے۔ نیورو فنکشنل امیجنگ کے ساتھ ہم آہنگ۔"
vivo میں مطالعہ
FULM تصور کو ظاہر کرنے کے لیے، محققین نے سب سے پہلے فنکشنل الٹراساؤنڈ (بغیر اس کے برعکس) کے ساتھ لیبارٹری چوہوں کی تصویر کشی کی، اس کے بعد ULM اسی امیجنگ طیارے میں۔ انہوں نے مسلسل مائکرو بلبل انجیکشن کے ساتھ بے ہوشی کرنے والے چوہوں میں حسی محرکات (سرگوشوں کے انحراف یا بصری محرک) کو ملایا۔ ULM کے لیے، چوہوں نے 20 منٹ کے امیجنگ سیشن کے دوران مائیکرو بلبلز کا مسلسل سست انجکشن حاصل کیا، جس کے نتیجے میں فی الٹراساؤنڈ فریم میں تقریباً 30 مائیکرو بلبلز ہوتے ہیں۔
ULM پروسیسنگ کے دوران، محققین نے ہر ٹریک کو ہر مائکرو ببل پوزیشن اور اس کی متعلقہ ٹائم پوزیشن کے ساتھ محفوظ کیا۔ انہوں نے پکسل سائز کو منتخب کرکے اور ہر ایک پکسل کے اندر ہر مائکرو بلبل کو چھانٹ کر ULM تصاویر بنائیں۔ تجزیوں کے لیے کل حصول کے وقت کے دوران کم از کم پانچ مختلف مائیکرو ببل کا پتہ لگانے والے صرف پکسلز استعمال کیے گئے تھے۔
تکنیک نے محققین کو 6.5 µm ریزولوشن کے ساتھ کارٹیکل اور سبکورٹیکل دونوں علاقوں میں فنکشنل ہائپریمیا (بریدوں میں خون میں اضافہ) کا نقشہ بنانے کی اجازت دی۔ انہوں نے چار چوہوں کے لیے سرگوشی کے محرکات کے دوران اور تین چوہوں کے لیے بصری محرکات کے دوران، مائیکرو بلبل فلوکس اور رفتار کی پیمائش کرکے عارضی ہیموڈینامک ردعمل کی مقدار درست کی۔
ٹیم نے فنکشنل ہائپریمیا کے دوران خون کی نالیوں کی شمولیت کی مقدار درست کی۔ انہوں نے نمائندہ شریان اور وینول (بہت چھوٹی شریانیں/ رگیں جو کیپلیریوں میں/ باہر نکلتی ہیں) کے لیے مائکرو بلبل کی گنتی، رفتار اور قطر میں اضافہ دیکھا، یہ نوٹ کرتے ہوئے کہ کنٹرول والے جانوروں میں کوئی تبدیلی نہیں آئی۔ انہوں نے ہر فرد کے خون کی نالی کی شمولیت کو مزید درست کرنے کے لیے ایک "پرفیوژن" اور "ڈرینج ایریا انڈیکس" بھی متعارف کرایا۔ آرٹیریل اور وینول کے محرک کے دوران ان میں بالترتیب 28% اور 54% اضافہ ہوا۔
وسیع فیلڈ آف ویو کی وجہ سے، محققین چوہے کے دماغ کی پوری تصویر کے ہر برتن کے لیے بیک وقت مقداری تجزیہ کر سکتے ہیں، یہاں تک کہ گہرے ڈھانچے جیسے کہ سرگوشی کے لیے تھیلامس اور بصری محرکات کے لیے اعلیٰ کولیکولس۔
"حاصل شدہ spatiotemporal ریزولوشن FULM کو پورے دماغ میں مختلف عروقی حصوں کی تصویر بنانے اور ان کے متعلقہ شراکت میں امتیاز کرنے کے قابل بناتا ہے، خاص طور پر precapillary arterioles میں جو اعصابی سرگرمیوں کے دوران vascular تبدیلیوں میں اہم کردار ادا کرتے ہیں،" مصنفین لکھتے ہیں۔
الٹرا فاسٹ الٹراساؤنڈ انسانی دماغ کی گہرائی میں خون کی چھوٹی نالیوں کا نقشہ بناتا ہے۔
وہ مزید کہتے ہیں: "fULM ظاہر کرتا ہے کہ مائکرو بلبل کے بہاؤ میں نسبتا اضافہ شریانوں کی بجائے انٹرا پیرینچیمل برتنوں میں زیادہ ہے۔ fULM بیس لائن پر گھسنے والی شریانوں میں خون کے بہاؤ اور رفتار کے لیے گہرائی پر منحصر خصوصیات کی بھی تصدیق کرتا ہے، اور ایکٹیویشن کے دوران خون کی رفتار میں گہرائی پر منحصر فرق کو نمایاں کرتا ہے۔ یہ ایکٹیویشن کے دوران مائیکرو ببل فلوکس، خون کی رفتار اور وینیولز میں قطر کے بڑے اضافے کی بھی مقدار بتاتا ہے۔
ایک نئے امیجنگ ریسرچ ٹول کے طور پر، fULM دماغی ایکٹیویشن کے دوران متحرک تبدیلیوں کو ٹریک کرنے کا ایک طریقہ فراہم کرتا ہے اور اعصابی دماغی سرکٹس میں بصیرت پیش کرے گا۔ یہ دماغ کے وسیع پیمانے پر فنکشنل کنیکٹیویٹی، پرت سے متعلق کارٹیکل سرگرمی اور یا نیوروواسکولر کپلنگ تبدیلیوں کے مطالعہ میں مدد کرے گا۔
ٹینٹر نے نوٹ کیا کہ انسٹی ٹیوٹ فزکس فار میڈیسن کے محققین پیرس میں قائم میڈیکل ٹیکنالوجی کمپنی کے ساتھ تعاون کر رہے ہیں۔ Iconeusاس ٹیکنالوجی کو نیورو سائنس کمیونٹی اور کلینکل امیجنگ کے لیے بہت تیزی سے دستیاب کرانا۔
