Con la Risonanza Magnetica funzionale dell’encefalo, functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI), si evidenziano le zone del cervello che si attivano quando vediamo delle immagini, ascoltiamo suoni o parole, pensiamo a qualcosa, muoviamo una mano o pensiamo di muoverla.
Stimolo → Neurofisiologia → Emodinamica → Segnale RM
Aree diverse del cervello si attivano svolgendo attività diverse. L’attività neuronale è seguita da modifiche emodinamiche che la risonanza magnetica può evidenziare, come negli esempi di stimolazione uditiva o motoria.
La variazione di segnale RM (il contrasto che evidenzia l’attivazione) dipende dal livello di ossigenazione del sangue, dipendenza riassunta dall’acronimo BOLD. L’ampiezza del segnale BOLD è temporalmente correlata alla risposta emodinamica che segue l’attivazione neurofisiologica. Il segnale è molto piccolo, dell’ordine delle fluttuazioni del segnale RM: solo un processo statistico di autocorrelazione e riduzione del rumore lo può evidenziare.
Nello studio a blocchi, il soggetto è sottoposto alternativamente a periodi di riposo e di attività. Se un voxel rappresenta tessuto cerebrale attivo, ci si attende che l’intensità del suo segnale RM vari nel tempo seguendo una funzione di risposta emodinamica, hemodynamic response function (hrf).
L’intensità del segnale RM di ogni voxel può essere più o meno correlata con la risposta emodinamica che ci si attende dalla somministrazione degli stimoli. Se la correlazione è significativa, si può affermare che la zona cerebrale è attiva.
Per ogni voxel si calcola il parametro statistico z-score, descrittore della correlazione. Si definisce una mappa spaziale del parametro statistico: un encefalo dove l’intensità di ogni voxel corrisponde al parametro z e non più al segnale RM.
Un voxel con alto valore z ha bassa probabilità che la correlazione stimolo-risposta sia casuale. Per discriminare i voxel attivi si adotta un valore soglia che corrisponde a p = 0.05 (si considerano significativi quelli che, per ragioni di fluttuazione statistica, potrebbero evidenziarsi per caso solo nel 5% degli studi).
Per dare una rappresentazione visiva dell’entità delle attivazioni si usa rappresentare il parametro statistico z con una scala di colori. La coregistrazione con una scansione strutturale consente di localizzare le aree di attivazione nell’anatomia del soggetto. La coregistrazione allo spazio standard MNI152 consente l’applicazione degli atlanti e lo studio di popolazioni di soggetti.