Á¦¸ñ: Event-related functional MRI: Past, present, and future
ÀúÀÚ: Bruce R. Rosen, Randy L. Buckner and Anders M. Dale
Ãâó: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 95, pp. 773-780, Feb. 1998.
Event-Related Functional MRI
¼·Ð
Áö³ 20³â°£ ³ú±â´É À̹Ì¡ ºÐ¾ß°¡ ±Þ¼Óµµ·Î ¼ºÀåÇÏ¿© PET¿Í fMRI´Â ³úÁö
µµ ÀÛ¼º¿¡ Àû±Ø »ç¿ëµÇ°í ÀÖ´Ù. °ÅÀÇ ´ëºÎºÐ 1ºÐ ÀÌ»óÀ̳ª Áö¼ÓµÇ´Â ÆòÇü º¯È
(equilibrium change)¸¦ °ËÃâÇϰí ÀÖ´Ù. ±×·¯³ª ´ÙÇàÈ÷ °í¼Ó MRI ÀÇ ÃâÇöÀ¸
·Î ¼ö ÃÊÁ¤µµÀÇ ºü¸¥ ½Ã°£ ºÐÇØ´ÉÀ¸·Î ³ú Ç÷·ùº¯È¸¦ °ËÃâÇÒ ¼ö ÀÖ°Ô µÇ¾î ÀÏ
½ÃÀûÀÎ º¯Èµµ °ËÃâ ÇÒ ¼ö ÀÖ°Ô µÇ¾ú´Ù. ¶ÇÇÑ ½Å°æÀÚ±Ø ÈÄ ¼ö ¹é ¹Ð¸®ÃÊ¿¡ ³ªÅ¸
³ª´Â Å« Ç÷¾×º¯È¸¦ °ËÃâ ÇÒ ¼ö Àֱ⠶§¹®¿¡ ´ÜÀÏ °¨°¢ ÀÚ±Ø ¹ÝÀÀµîÀ» ÃøÁ¤ÇÏ
´Â »õ·Î¿î Á¾·ùÀÇ ½ÇÇè Àü·«µµ ¼¼¿ï ¼ö ÀÖ°Ô µÇ¾ú´Ù. "Event-related fMRI"
·Î ºÒ¸®´Â ÀÌ ¹æ¹ýÀº ³ú ±â´É ¿¬±¸ÀÇ »õ·Î¿î ¼ö´ÜÀ» Á¦°øÇØ ÁÖ°í ÀÖ´Ù.
Dynamic Physiology and fMRI
»óÀÚ¼º Æ®·¹À̼¸¦ »ç¿ëÇÑ ÃÊâ±âÀÇ fMRI´Â Ç÷·ùº¯È¸¦ ±â·ÏÇϱâ À§Çؼ´Â
¼ö ºÐÀÌ»óÀÇ ½Ã°£ÀÌ ¼Ò¿äµÇ¾ú¾ú´Ù. ±×·¯³ª MRI¿¡¼ÀÇ Å« ¹ßÀü¿¡ ÈûÀÔ¾î ÀÌ·¯
ÇÑ ÇѰ谡 ±ú¾îÁ³´Ù. ±× ù°°¡ 1980³â´ë ¸»¿¡ °³¹ßµÈ rapid-MRIÀÌ´Ù. ÀÌ ±â¼ú
Àº ÇѹøÀÇ radio-freuency exciting¿¡ ÀÇÇØ¼ 2Â÷¿ø ¿µ»óÀ» ¾ò´Â ±â¼úÀÌ´Ù.
¶Ç ÇѰ¡Áö´Â Ä«³×±â ¸á·Ð ´ëÇÐÀÇ Derte, ¿Í ±×ÀÇ µ¿·áµé¿¡ ÀÇÇØ¼ óÀ½À¸·Î Á¦
¾ÈµÈ ¹æ¹ýÀ¸·Î arterial spin labeling ±â¼úÀ̶ó°í ºÎ¸¥´Ù(¿ªÀÚ ÁÖ : ¾ïÁö·Î
¹ø¿ªÇÏÀÚ¸é "µ¿¸Æ ½ºÇÉ Ç¥½Ä¹ý" À̶ó°í³ª ÇÒ±î?). ¶Ç ÇѰ¡ÁöÀÇ ±âÀÛÀ¸·Î Á¶Á÷³»
ÀÇ deoxyhemoglobin ¿¡ ÀÇÇÑ ±¹ºÎÀû ÀÚÈ(magnetization) º¯È¸¦ °ËÃâÇÏ´Â ±â
¼ú·Î blood-oxygen-level-dependent (ÁÙ¿©¼ BOLD) contrast¶ó°í ºÎ¸£´Â °Í
ÀÌ ÀÖ´Ù. BOLD-contrast¿Í arterial spin labelingÀ» "endogeneous
contrast" ¶ó°í ÁöĪÇÑ´Ù.
Endogeneous contrast±â¼ú°ú rapid-MRI ±â¼úÀÇ °áÇÕ¿¡ ÀÇÇÏ¿© »ç¶÷ÀÇ
³ú Ȱµ¿À» ¼º°øÀûÀ¸·Î °ËÃâÇÏ°Ô µÇ¸é¼ Å« ¹ÝÇâÀ» ºÒ·¯ÀÏÀ¸Ä×´Ù. ´ÙÀ½ ±×¸² 1
°ú °°ÀÌ MR ½ÅÈ£´Â ½Å°æÀڱؿ¡ µû¶ó¼ ¸Å¿ì µ¿ÀûÀ¸·Î º¯ÈÇÔÀÌ È®ÀεȴÙ. ±×¸²
¿¡¼ È»ìÇ¥·Î Ç¥½ÃµÈ ºÎºÐÀ» ÁÖÀÇ ±í°Ô ºÁ¾ßÇÑ´Ù. ÀÚ±ØÀÌ ÁÖ¾îÁø ÈÄ ¼ö ÃÊ ³»
¿¡ MR½ÅÈ£ÀÇ º¯È°¡ ³ªÅ¸³´Ù.
±×¸²1
Future Developments
Ç÷·ùº¯È¸¦ °ËÃâÇÏ´Â ¹æ¹ýÀ¸·Î ¾òÀ» ¼ö ÀÖ´Â ±Ã±ØÀÇ ½Ã°£ ºÐÇØ´ÉÀÇ ÇѰè
´Â ¾ÆÁö ¸íÈ®È÷ ¸» ÇÒ ¼ö ÀÖ´Â ´Ü°è´Â ¾Æ´Ï´Ù. BOLD ³ª arterial spin
labeling ½ÇÇè¿¡¼ ½Ã°£Áö¿¬ÀÌ ¼ö ÃÊ Á¤µµ·Î »ý±ä´Ù°í ÇØ¼ À̰ÍÀÌ ÃøÁ¤ÀÇ ½Ã
°£ ºÐÇØ´É¿¡ ÇØ´çÇÏ´Â °ÍÀº ¾Æ´Ï´Ù. ½ÇÁ¦·Î ½Ã°£ ºÐÇØ´ÉÀº ÃøÁ¤¹ýÀÇ ½ÅÈ£´ë Àâ
À½ºñ¿¡ ¿µÇâÀ» ¹Þ°í, ´õ¿í ±Ã±ØÀûÀ¸·Î´Â Ç÷·ùº¯È ¸ÞÄ«´ÏÁò¿¡ ³»ÀçÇÏ´Â ÆíÂ÷¿¡
ÀÇÁ¸ÇÑ´Ù. ½ÇÇèÀûÀ¸·Î Áö¿¬½Ã°£ÀÇ ÆíÂ÷´Â ´ë·« 0.5ÃÊ¿¡¼ 1ÃÊ Á¤µµ·Î º¸°í µÇ
°í ÀÖ´Ù. ½Ã°£Áö¿¬ÀÇ ÆíÂ÷¸¦ º¸»óÇÏ´Â 2°¡ÁöÀÇ ¹æ¹ýÀÌ ½ÃµµµÇ°í Àִµ¥ ±× Áß
Çϳª´Â »ç¿ëµÇ´Â ÀÚ±âÀåÀÇ ¼¼±â¸¦ Áõ°¡½ÃŰ°í °íÁÖÆÄ ¼ö½Å ±â¼úÀ» Çâ»ó½ÃÄÑ ½Å
È£´ë ÀâÀ½ºñ¸¦ Çâ»óÇÏ·Á´Â ¹æ¹ýÀÌ°í ¶Ç ÇѰ¡Áö ¹æ¹ýÀº ƯÁ¤ Á¶°ÇÇÏ¿¡¼ '±âÀú
Ç÷·ùº¯È Áö¿¬(baseline hemodynamic delay)'¿¡ ´ëÇÑ »ó´ëÀûÀÎ º¯È¸¦ °ËÃâÇÏ
·Á´Â °ÍÀÌ´Ù. SavoyµîÀº ÀÌ¿Í °°Àº ¹æ¹ýÀ¸·Î ½Ã°¢ÇÇÁú¿¡¼ 0.5ÃÊ Á¤µµÀÇ ½Ã°£
Áö¿¬À» °ËÃâÇÏ¿´´Ù.
ÇöÀç±îÁö º¸°íµÇ´Â event-related MRI½ÇÇè °á°ú·Î ºÁ¼´Â ¸Å¿ì "ºü¸£°Ô"
Ç÷·ùº¯È¸¦ °ËÃâ ÇÒ ¼ö ÀÖ´Â °ÍÀ¸·Î º¸ÀδÙ(´ë·« ¼ö ÃÊ¿¡¼ ¼ö ¹é ¹Ð¸®ÃÊ Á¤
µµ). ±×·¯³ª "ºü¸£´Ù"¶ó´Â °ÍÀº ¾îµð±îÁö³ª »ó´ëÀûÀΠǥÇöÀÏ »ÓÀÌ´Ù. ¼ö ÃÊ ÀÌ
»óÀ̳ª ±ä½Ã°£ µ¿¾È ÀÌ·ïÁö´Â »ç¶÷ÀÇ Á¤½ÅÀû º¯È Á¤µµ´Â °ËÃâ ÇÒ ¼ö ÀÖ°ÚÁö¸¸
½ÇÁ¦ »ç¶÷ÀÇ ´ëºÎºÐÀÇ »ç°í °úÁ¤ÀÌ ÀÌÅä·Ï ´À¸®°Ô ÁøÇàµÇÁö´Â ¾Ê´Â´Ù. ºÐ¸íÈ÷
Ç÷¾× °ËÃâÀ» ÅëÇÑ fMRI·Î´Â ºÒ°¡´ÉÇÏ´Ù. ÃæºÐÈ÷ ºü¸¥ ºñħ½À °èÃøÀåÄ¡·Î´Â EEG
(³úÆÄ)¿Í MEG(³úÀÚ±âÀå)°¡ À¯ÀÏÇÏ´Ù. ±×·¯³ª ºÒÇàÇϰԵµ À̵é ÀåÄ¡µéÀº °ø°£ ºÐ
ÇØ´ÉÀÌ ¿¾ÇÇÏ´Ù. ÀÌ·¯ÇÑ ÇѰ踦 ±Øº¹Çϱâ À§ÇÑ ¹æ¹ýÀ¸·Î ÃÖ±Ù¿¡´Â EEG, MEG¿Í
fMRI¸¦ µ¿½Ã¿¡ ÃøÁ¤ÇÏ´Â ±â¼úÀÌ °³¹ßµÇ°í ÀÖ´Ù. ±× ÇÑ ¿¹·Î fMRI¿Í MEG¸¦ µ¿½Ã
¿¡ »ç¿ëÇÑ ¿¹¸¦ ´ÙÀ½ ±×¸² 6¿¡ º¸À̰í ÀÖ´Ù.
±×¸²6
°á·Ð
fMRI ºÐ¾ß¿¡¼ µÎ °¡ÁöÀÇ ¹ßÀüÀÌ ÀÖ¾î¾ß¸¸ Çϴµ¥, ±× Áß ÇѰ¡Áö´Â ´õ¿í °
ÇÑ ÀÚ±âÀåÀ» »ç¿ëÇÏ°í ¼ö½Å ÄÚÀÏ ±â¼úÀÇ Çâ»ó¿¡ ÀÇÇØ ½ÅÈ£´ëÀâÀ½ºñ¸¦ Çâ»ó ½ÃÄÑ
¾ß Çϸç, ¶ÇÇÑ »õ·Î¿î ½Åȣó¸® ¹æ¹ýÀ» °³¹ßÇÏ¿© ¹Î°¨µµ¸¦ ³ô¿©¾ß ÇÒ °ÍÀÌ´Ù. 5
³â ÈÄ¿¡´Â ³ú±â´É À̹Ì¡ ºÐ¾ß¿¡¼ »õ·Î¿î ÀåÀ» ¿°Ô µÉ °ÍÀÌ´Ù.
ÄÚ¸àÆ®
fMRI´Â ³ú Ç÷·ù º¯È¸¦ °ËÃâÇÏ´Â ÇÑ °¡Áö ¹æ¹ýÀÌ´Ù. ³ú±â´É À̹Ì¡ÀÇ ±Ã±ØÀû
ÀÎ ¸ñÇ¥´Â ½Å°æ¼¼Æ÷ÀÇ È°µ¿À» º¸°íÀÚ ÇÏ´Â °ÍÀÌ¸ç ³í¹®¿¡¼µµ ¾ð±ÞÇϰí ÀÖÁö¸¸
³ú¼¼Æ÷ÀÇ È°µ¿À» ÃæºÐÈ÷ Æ÷Âø ÇÒ ¼ö ÀÖÀ» ¸¸Å ºü¸¥ °ËÃâ´É·ÂÀÌ ÇÊ¿äÇÏ´Ù. ³í¹®
ÀÇ °á·Ð¿¡¼ Á¦½Ã ÇϵíÀÌ fMRI ÀåÄ¡°³¼±°ú ½Åȣ󸮸¸À¸·Î À̰ÍÀÌ °¡´ÉÇÒ±î?
±×·¸Áö ¾ÊÀº °Í °°´Ù´Â °ÍÀÌ °³ÀÎÀûÀÎ ÀǰßÀÌ´Ù. ¾Æ¹«¸® ÃøÁ¤±â±âÀÇ ¼Óµµ°¡
»¡¶óÁø´Ù°í ÇØ¼ °ËÃâ´É·ÂÀÌ Çâ»óµÇ´Â °ÍÀÌ ¾Æ´Ï´Ù. Áß¿äÇÑ °ÍÀº ÃøÁ¤¿¡ »ç¿ë
µÇ´Â ¿ø¸®ÀÌ´Ù. ¾Æ¹«¸® ÀåÄ¡°¡ ¼ö ¸¶ÀÌÅ©·Î ÃÊÀÇ ¹ÝÀÀÀ» °ËÃâ ÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù°í ÇØ
µµ ½ÇÁ¦ ¹ÝÀÀÀÌ ¼ö ÃÊ ´ÜÀ§·Î ¹ß»ýÇÏ´Â Çö»óÀ̶ó¸é ¿ø¸®ÀûÀ¸·Î ºÒ°¡´ÉÇÑ °ÍÀÌ
µÈ´Ù. fMRIÀÇ °æ¿ì ½Å°æ¼¼Æ÷°¡ Ȱµ¿ÇÒ ¶§ ¼ö¹ÝµÇ´Â Ç÷¾×ÀÇ º¯È¸¦ °ËÃâÇϴµ¥,
¹®Á¦´Â Ç÷¾×ÀÇ º¯È°¡ ½Å°æ¼¼Æ÷ÀÇ È°µ¿À» ÃæºÐÈ÷ µû¶ó°¥ ¼ö ÀÖ´À³Ä°¡ °ü°ÇÀÌ
´Ù. ºÒÇàÀ̵µ ÀÌ¿Í °ü·ÃµÈ ½ÇÇèÀº ÀÌ·ïÁø °Í °°Áö´Â ¾Ê´Ù.
ÃßÁ¤À» ÇØº¸ÀÚ ...½Å°æ¼¼Æ÷ Ȱµ¿ÀÇ ºü¸£±â¸¦ Á֯ļö·Î ³ªÅ¸³»¸é ÃÖ´ë 1000
HzÁ¤µµÀÌ´Ù. Áï, 1/1000ÃÊ Á¤µµÀÇ ºü¸£±â·Î Ȱµ¿ÇÑ´Ù. Ç÷¾×¹ÝÀÀÀÌ ½Å°æ¼¼Æ÷ Ȱ
µ¿¿¡ ÀÇÁ¸ÇÏ¸é¼ ÀÌ Á¤µµÀÇ ºü¸£±â·Î º¯È°¡ »ý°Ü¾ß¸¸ °¡´ÉÇÏ´Ù. Á¤È®ÇÑ Á¤º¸
°¡ ¾ø±â¿¡ ¹¹¶ó°í ´Ü¾ðÇÒ ¼ö´Â ¾øÁö¸¸ ±³À°µÈ Á÷°ü¿¡ ÀÇÇÏ¸é ±×¸® ºü¸¦ °Í °°Áö
´Â ¾Ê´Ù.