혈액-산소 수준 의존적 영상화

Blood-oxygen-level-dependent imaging

혈액-산소 수준 의존적 영상, 즉 BOLD-대조영상은 기능자기공명영상(fMRI)에서 뇌나 다른 장기의 다른 영역을 관찰하는 데 사용되는 방법으로, 일정한 시간에 활동성이 있는 것으로 확인된다.[1]null

이론

뉴런은 당분과 산소의 형태로 내부적으로 에너지가 비축되어 있지 않기 때문에 이들의 발사는 더 많은 에너지가 빨리 유입될 필요가 있다.혈액역학적 반응이라 불리는 과정을 통해 혈액은 활성 뉴런에 산소를 비활성 뉴런보다 더 빠른 속도로 방출한다.이는 옥시헤모글로빈과 디옥시헤모글로빈(산소화 또는 탈산소화혈액)의 상대적 수치의 변화를 유발하며, 이 수치는 차등 자기 감수성에 기초하여 검출할 수 있다.null

1990년에 오가와 세이지와 동료들이 발표한 3편의 논문에 의하면 헤모글로빈은 산소와 탈산성의 형태(탈산 헤모글로빈은 파라마그네틱, 산소화된 헤모글로빈은 직경)에서 서로 다른 자성을 가지고 있으며, 두 논문 모두 MRI를 이용하여 검출할 수 있었다.[2]이것은 MRI 스캐너를 사용하여 감지할 수 있는 자기 신호 변화를 이끈다.많은 생각, 행동 또는 경험의 반복을 고려할 때, 통계적 방법을 사용하여 결과로서 이 차이를 더 확실히 가지고 있는 뇌의 영역을 결정할 수 있으며, 따라서 그 생각, 행동 또는 경험 동안 뇌의 어떤 영역이 가장 활동적인지를 결정할 수 있다.null

비판과 한계

비록 대부분의 fMRI 연구는 뇌의 어느 부분이 가장 활동적인지를 결정하는 방법으로 볼드 콘트라스트 영상을 사용하지만, 그 신호는 상대적이며 개별적으로 정량적이지 않기 때문에 일부는 그것의 엄격함에 의문을 제기한다.직접 신경 활동을 측정하는 방안을 제안하고 다른 방법(예를 들어, Oxygen추출 단지, 또는 항구의 측정, 측정하는 뇌의 지역에서 어떻게는 혈액 내 산화 헤모글로빈의 많은 deoxyhemoglobin[3]로 개조되)때문이 전자기장 또는 사격 활성 n.에 의해 창조된 시도해 왔다eu론은 매우 약하고, 신호 대 신호 비율은 극도로 낮으며, 정량적 데이터를 추출하는 데 사용되는 통계적 방법은 지금까지 대부분 성공하지 못했다.null

볼드 대비 영상촬영에서 저주파 신호의 전형적인 폐기는 1995년에 문제가 되었는데, 이때 오른쪽 움직임을 제어하는 뇌의 영역의 '소음'이 왼쪽 움직임과 연관된 뇌의 반대쪽 영역의 유사한 활동과 함께 일제히 요동치는 것이 관찰되었다.[1]BOLD-대조영상은 두 뇌 상태 간의 차이에만 민감하기 때문에,[4] 이러한 상관관계 변동을 분석하기 위한 새로운 방법이 필요하게 되었다.

역사

혈액-산소 수위 의존적 조영 영상화의 개념 증명서는, MRI로 혈액 산소의 체내 변화를 감지할 수 있다는 것을 증명하는 실험에 따라, 1990년에 오가와 세이지와 동료들에 의해 제공되었다.[5]오가와씨의 실험에서 설치류 뇌 조각의 혈액-산소-수준 의존적 영상촬영은 공기의 다른 구성 요소에서 대조된다.높은 자기장에서 마취 중인 살아있는 생쥐와 쥐의 뇌에 대한 물 양성자 자기 공명 영상을 구배 에코 펄스 시퀀스로 측정했다.실험 결과 호흡기체 내 산소 함량이 점차 바뀌면 이들 영상의 대조가 점차 변화한다는 것을 알 수 있었다.오가와씨는 옥시헤모글로빈과 데옥시헤모글로빈이 이 차이의 주요한 기여라는 것을 제안하고 증명했다.[6]null

볼드 fMRI의 다른 주목할 만한 개척자들로는 케네스 웡과 동료들이 있는데, 이들은 1992년 인간 참가자들에게 이 기술을 처음 사용했다.[7]null

참고 항목

참조

  1. ^ a b E. Raichle, Marcus (2010). "The Brain's Dark Energy". Scientific American. 302 (3): 44–49. Bibcode:2010SciAm.302c..44R. doi:10.1038/scientificamerican0310-44. PMID 20184182. The fMRI signal is usually referred to as the blood-oxygen-level-dependent (BOLD) signal because the imaging method relies on changes in the level of oxygen in the human brain induced by alterations in blood flow.
  2. ^ Chou, I-han. "Milestone 19: (1990) Functional MRI". Nature. Retrieved 9 August 2013.
  3. ^ 자석 인호에서의 NMR 신호 거동의 이론...[Magned Runmed Medd. 1994] - Pubmed 결과
  4. ^ Langleben, Daniel D. (1 February 2008). "Detection of deception with fMRI: Are we there yet?". Legal and Criminological Psychology. 13 (1): 1–9. doi:10.1348/135532507X251641.
  5. ^ Raichle, ME (3 February 1998). "Behind the scenes of functional brain imaging: a historical and physiological perspective". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 95 (3): 765–72. Bibcode:1998PNAS...95..765R. doi:10.1073/pnas.95.3.765. PMC 33796. PMID 9448239. Ogawa et al. were able to demonstrate that in vivo changes blood oxygenation could be detected with MRI.
  6. ^ OGAWA, SEIJI (1990). "Oxygenation-sensitive contrast in magnetic resonance image of rodent brain at high magnetic fields". Magnetic Resonance in Medicine. 14 (1): 68–78. doi:10.1002/mrm.1910140108. PMID 2161986. S2CID 12379024.
  7. ^ Roche, Richard A.P.; Commins, Seán; Dockree, Paul M. (2009). "Cognitive neuroscience: introduction and historical perspective". In Roche, Richard A.P.; Commins, Seán (eds.). Pioneering studies in cognitive neuroscience. Maidenhead, Berkshire: McGraw Hill Open University Press. p. 11. ISBN 978-0335233564.