台灣心智科學腦造影中心 操作員 蘇庭瑩
儘管是一句將大腦擬人的玩笑話，大腦這個器官對於人的重要性自然是不言而喻。透過日新月異的腦造影技術，我們得以觀看到大腦在不同狀態下的各種型態。其中本文將要介紹的技術 – 磁共振頻譜( magnetic resonance spectroscopy，簡稱MRS)，就是一種近來常用於檢測代謝物濃度協助判斷腦部組織是否產生異常的技術。
過去在臨床上的研究，如果需要知道體內的組織物質成份，大部分需要採用侵入式的方法去取得組織物切片樣本。而現今得益於神經影像技術的發展，因人體內充滿包含氫原子的化合物，如水、脂肪及其他含氫的分子等等，這些物質都會發出訊號。在化學環境不同的情況下，氫原子核的共振頻率會有差異，利用MRS這項技術，可以將這些訊號放大並提取，這樣一來就可以快速知道物質與周遭的成份差異，便不需再大費周章地切開人體組織再取出樣本，可以有效且非侵入地幫助診斷組織是否病變。MRS技術可以檢測涉及多種腦功能和狀態的代謝物，包括能量相關代謝（乳酸(tCr)）、神經元健康（N-乙醯天門冬胺酸(NAA)）和神經傳導（麩醯胺酸(Glutamine)和γ-胺基丁酸，又稱色胺酸(GABA)）等等。以神經傳導為例，GABA是中樞神經中主掌抑制功能的神經傳導物質，不同於興奮性的Glutamate，GABA在腦中的作用如同剎車一般，能夠起到調節的作用，使亢奮的大腦放鬆下來。當GABA在腦中的分泌異常時，則可能對身心功能造成嚴重的影響。
心腦學中心蔡尚岳研究員針對如何使用3T磁振造影儀開發測量GABA之MRS技術以及增進訊號穩定度，皆有豐碩研究成果並已發表於知名國際期刊(Tsai et al, 2016)。在技術的應用上，MRS更是能夠在生物醫學以及心理認知研究方面提供不可或缺的研究利器。蔡尚岳研究員、國立陽明交通大學腦科學研究中心研究員尼大衛(David Niddam)以及榮陽頭痛醫學團隊，就利用了MRS技術，對比三組受測者：慢性化偏頭痛、陣發性偏頭痛、健康成人對照組。結果發現慢性化偏頭痛患者在大腦中掌管疼痛相關的相關區域，如丘腦、前扣帶迴等區域的NAA濃度，與其他組別相比有顯著下降，顯示在慢性化偏頭痛患者中，這些腦區的神經元活性顯著降低，且慢性化偏頭痛的時間越久，神經元活性低落的幅度就越大。這個研究不僅發現了丘腦與慢性頭痛的關係，更進一步推論出長期頭痛可能造成腦功能異常，對難以治療的偏頭痛研究開發出了新的方向。
除生醫相關研究外，MRS技術也能夠被運用在認知與行為方面的研究。心腦學中心廖瑞銘研究員、顏乃欣研究員與蔡尚岳研究員，便利用動物模型實驗及MRS技術，探討衝動行為與大腦功能之間的關聯。實驗訓練大鼠按壓反應按鍵，並藉由分數將大鼠區分為高衝動組及低衝動組，並比較兩組之間腦中的代謝物差異。結果發現在伏隔核這個腦區中，高衝動老鼠的Glutamate濃度顯著高於低衝動組，為衝動行為與伏隔核腦區有相關提供了神經生物證據。未來亦能夠利用MRS技術探討人類大腦與衝動行為之間的神經生物關聯，為相關研究提供更進一步的發展。
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