Jump to content

Визуализация, зависящая от уровня кислорода в крови

Визуализация, зависящая от уровня кислорода в крови , или визуализация с ЖИРНЫМ контрастом — это метод, используемый в функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) для наблюдения за различными областями мозга или другими органами, которые оказываются активными в любой момент времени. [1]

Нейроны не имеют внутренних запасов энергии в виде сахара и кислорода , поэтому их активация вызывает необходимость быстрого поступления большего количества энергии. Благодаря процессу, называемому гемодинамической реакцией , кровь высвобождает кислород к активным нейронам с большей скоростью, чем к неактивным нейронам. Это вызывает изменение относительных уровней оксигемоглобина и дезоксигемоглобина (оксигенированной или деоксигенированной крови ), что можно обнаружить по их дифференциальной магнитной восприимчивости .

В 1990 году три статьи, опубликованные Сейджи Огавой и его коллегами, показали, что гемоглобин имеет разные магнитные свойства в оксигенированной и дезоксигенированной формах (дезоксигенированный гемоглобин является парамагнитным , а оксигенированный гемоглобин — диамагнитным ), оба из которых можно обнаружить с помощью МРТ . [2] Это приводит к изменению магнитного сигнала, которое можно обнаружить с помощью МРТ-сканера. Учитывая множество повторений мысли, действия или опыта, статистические методы могут быть использованы для определения областей мозга, которые в результате достоверно имеют больше этой разницы, и, следовательно, какие области мозга наиболее активны во время этой мысли, действия или опыта. опыт.

Критика и ограничения

[ редактировать ]

Хотя в большинстве исследований фМРТ используется ЖИРНАЯ контрастная визуализация в качестве метода определения того, какие части мозга наиболее активны, поскольку сигналы относительны, а не индивидуально количественны, некоторые ставят под сомнение его строгость. Были предприняты попытки использовать другие методы, которые предлагают напрямую измерить нервную активность (например, измерение фракции экстракции кислорода, или OEF, в областях мозга, которая измеряет, какая часть оксигемоглобина в крови была преобразована в дезоксигемоглобин). [3] ), но поскольку электромагнитные поля, создаваемые активным или активным нейроном, настолько слабы, отношение сигнал/шум чрезвычайно низкое, и статистические методы, используемые для извлечения количественных данных, до сих пор в значительной степени не увенчались успехом.

Типичное отбрасывание низкочастотных сигналов при визуализации с BOLD-контрастом было поставлено под сомнение в 1995 году, когда было замечено, что «шум» в области мозга, контролирующей движение правой руки, колебался в унисон с аналогичной активностью в этой области. на противоположной стороне мозга, связанной с движением левой руки. [1] Визуализация с BOLD-контрастом чувствительна только к различиям между двумя состояниями мозга. [4] поэтому для анализа этих коррелирующих колебаний был необходим новый метод, называемый фМРТ в состоянии покоя .

Доказательство концепции контрастной визуализации, зависящей от уровня кислорода в крови, было предоставлено Сейджи Огавой и его коллегами в 1990 году после эксперимента, который продемонстрировал, что изменение оксигенации крови in vivo можно обнаружить с помощью МРТ. [5] В экспериментах Огавы изображения срезов мозга грызунов, зависящие от уровня кислорода в крови, контрастируют в различных компонентах воздуха. В сильных магнитных полях с помощью последовательности импульсов градиентного эха были измерены магнитно-резонансные изображения водных протонов мозга живых мышей и крыс под наркозом. Эксперименты показали, что при постепенном изменении содержания кислорода в дыхательном газе контраст этих изображений постепенно менялся. Огава предположил и доказал, что основной вклад в это различие вносят оксигемоглобин и дезоксигемоглобин. [6]

Среди других известных пионеров BOLD фМРТ — Кеннет Квонг и его коллеги, которые впервые применили эту технику на людях в 1992 году. [7]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б Э. Райхл, Маркус (2010). «Темная энергия мозга». Научный американец . 302 (3): 44–49. Бибкод : 2010SciAm.302c..44R . doi : 10.1038/scientificamerican0310-44 . ПМИД   20184182 . Сигнал фМРТ обычно называют сигналом, зависящим от уровня кислорода в крови (ЖИРНЫЙ), поскольку метод визуализации основан на изменениях уровня кислорода в мозге человека, вызванных изменениями кровотока.
  2. ^ Чжоу, И-хан. «Веха 19: (1990) Функциональная МРТ» . Природа . Проверено 9 августа 2013 г.
  3. ^ Теория поведения сигнала ЯМР в магнитных полях ... [Magn Reson Med. 1994] - Результат PubMed
  4. ^ Ланглебен, Дэниел Д. (1 февраля 2008 г.). «Обнаружение обмана с помощью фМРТ: мы уже на месте?» . Юридическая и криминологическая психология . 13 (1): 1–9. дои : 10.1348/135532507X251641 .
  5. ^ Рэйхл, Мэн (3 февраля 1998 г.). «За кулисами функциональной визуализации мозга: историческая и физиологическая перспектива» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 95 (3): 765–72. Бибкод : 1998PNAS...95..765R . дои : 10.1073/pnas.95.3.765 . ПМК   33796 . ПМИД   9448239 . Огава и др. смогли продемонстрировать, что изменения оксигенации крови in vivo можно обнаружить с помощью МРТ.
  6. ^ ОГАВА, СЕЙДЗИ (1990). «Кислородочувствительный контраст на магнитно-резонансном изображении мозга грызунов в сильных магнитных полях». Магнитный резонанс в медицине . 14 (1): 68–78. дои : 10.1002/mrm.1910140108 . ПМИД   2161986 . S2CID   12379024 .
  7. ^ Рош, Ричард AP; Комминс, Шон; Докри, Пол М. (2009). «Когнитивная нейробиология: введение и историческая перспектива» . В Роше, Ричард А.П.; Комминс, Шон (ред.). Новаторские исследования в области когнитивной нейробиологии . Мейденхед, Беркшир: Издательство Открытого университета Макгроу Хилл. п. 11. ISBN  978-0335233564 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 39dfe80f40e45501c94f75f4d0d9ffc4__1656364320
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/39/c4/39dfe80f40e45501c94f75f4d0d9ffc4.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Blood-oxygen-level-dependent imaging - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)