Kan oksijen seviyesi bağımlı görüntüleme

Kan-oksijene bağlı görüntüleme veya KOSB-kontrast görüntüleme (BOLD), beynin veya diğer organların herhangi bir zamanda aktif olduğu bulunan farklı bölgelerini gözlemlemek için fonksiyonel manyetik rezonans görüntülemede (fMRI) kullanılan bir yöntemdir.
Kuram
Nöronların şeker ve oksijen şeklinde dahili enerji rezervleri yoktur, bu nedenle ateşlenmesi daha fazla enerjinin hızlı bir şekilde getirilmesine neden olur. Hemodinamik yanıt adı verilen bir işlemle kan, onlara inaktif nöronlardan daha büyük bir oranda oksijen salar. Bu, diferansiyel manyetik duyarlılıkları temelinde tespit edilebilen nispi oksihemoglobin ve deoksihemoglobin (oksijenli veya oksijensiz kan ) seviyelerinde bir değişikliğe neden olur.
1990'da Seiji Ogawa ve meslektaşları tarafından yayınlanan üç makale, hemoglobinin oksijenli ve oksijensiz formlarında (deoksijeneli hemoglobin paramanyetik ve oksijenli hemoglobin diyamanyetiktir) farklı manyetik özelliklere sahip olduğunu gösterdi, her ikisi de MRI kullanılarak tespit edilebilir. Bu, MRI tarayıcı kullanılarak tespit edilebilen manyetik sinyal varyasyonuna yol açar. Bir düşünce, eylem veya deneyimin birçok tekrarı göz önüne alındığında, beynin sonuç olarak bu farktan daha fazlasına sahip olan alanlarını ve bu düşünce, eylem veya beynin hangi alanlarının en aktif olduğunu belirlemek için istatistiksel yöntemler kullanılabilir. deneyim.
Eleştiri ve kısıtlamalar
Çoğu fMRI araştırması, KOSB kontrast görüntülemeyi beynin hangi bölümlerinin en aktif olduğunu belirlemek için bir yöntem olarak kullansa da, sinyaller göreceli ve bireysel olarak niceliksel değildir, bazıları sertliğini sorgular. Nöral aktiviteyi doğrudan ölçmeyi öneren diğer yöntemler denenmiştir (örneğin, kandaki oksihemoglobinin ne kadarının deoksihemoglobine dönüştürüldüğünü ölçen beynin bölgelerinde Oksijen Ekstraksiyonu Fraksiyonu veya OEF ölçümü ), ancak bir aktif veya ateşleme nöronu tarafından oluşturulan elektromanyetik alanlar çok zayıf olduğundan, sinyal-gürültü oranı son derece düşüktür ve niceliksel verileri çıkarmak için kullanılan istatistiksel yöntemler şimdiye kadar büyük ölçüde başarısız olmuştur.
KOSB kontrastlı görüntülemede düşük frekanslı sinyallerin tipik olarak atılması 1995 yılında, beynin sağ hareketini kontrol eden bölgedeki gürültü ünün bölgedeki benzer aktiviteyle uyum içinde dalgalandığı gözlemlendiğinde söz konusu olmuştur. sol hareketle ilişkili beynin karşı tarafında. KOSB kontrastlı görüntüleme yöntemleri, sadece iki beyin durumu arasındaki farklara karşı duyarlıdır bu sebeple iki beyin durumu arasındaki işkili dalgalanmaları analiz etmek için dinlenme hali fMRI diye adlandırılan yeni bir yöntem gerekmiştir.
Tarihçe
Kan-oksijene bağlı kontrast görüntüleme kavramının kanıtı 1990 yılında Seiji Ogawa ve meslektaşları tarafından MRI ile kan oksijenlenmesinde in vivo bir değişikliğin tespit edilebileceğini gösteren bir deney sonrasında sağlandı. Ogawa'nın deneylerinde, kemirgen beyin diliminin kandaki oksijene bağlı görüntüleme, havanın farklı bileşenlerinde kontrast oluşturur. Yüksek manyetik alanlarda, canlı fare ve sıçanların anestezi altındaki beyinlerinin su proton manyetik rezonans görüntüleri bir gradyan eko darbe dizisi ile ölçülmüştür. Deneyler, solunum gazındaki oksijen içeriği kademeli olarak değiştiğinde, bu görüntülerin kontrastının kademeli olarak değiştiğini göstermiştir. Ogawa, oksihemoglobin ve deoksihemoglobinin bu farkın en büyük katkısı olduğunu ileri sürdü ve kanıtladı.
KOSB fMRI'ın diğer önemli öncüleri, tekniği 1992'de insan katılımcılarda ilk kez kullanan Kenneth Kwong ve meslektaşlarıdır.