Кіріспе
МР-сурет салу түрі Қандағы оттегі деңгейіне тәуелді сурет салу, немесе BOLD контрасты сурет салу – бұл функционалдық магниттік-резонанстық сурет салу (fMRI) арқылы мидың немесе басқа да мүшелердің белгілі бір уақытта белсенді болатын әртүрлі аймақтарын анықтауға қолданылатын әдіс.
Blood oxygen level dependent imaging, or BOLD contrast imaging, is a method used in functional magnetic resonance imaging (fMRI) to observe different areas of the brain or other organs, which are found to be active at any given time.
Теория
Нейрондарда қант және оттегі түріндегі энергияның ішкі қоры болмайды, сондықтан олардың жұмыс істеуі көбірек энергияны жылдам жеткізіп беруді қажет етеді. Гемодинамикалық жауап деп аталатын процесте қан белсенді нейрондарға, белсенді емес нейрондарға қарағанда көбірек оттегі жеткізеді. Бұл оксигемоглобин мен дезоксигемоглобиннің (оттегі бар немесе оттегісіз қан) салыстырмалы деңгейлерінің өзгеруіне алып келеді, оларды магниттік қабылдағыштығының айырмашылығы арқылы анықтауға болады. 1990 жылы Сейжи Огава және оның әріптестері жариялаған үш мақала гемоглобиннің оттегіленген және оттегісіз күйінде әртүрлі магниттік қасиеттері бар екенін көрсетті (оттегісіз гемоглобин парамагниттік, ал оттегіленген гемоглобин диамагниттік), олардың екеуін де МРТ арқылы анықтауға болады. Бұл МРТ сканері арқылы анықтауға болатын магниттік сигналдың өзгеруіне әкеледі. Егер ой, әрекет немесе тәжірибе көп рет қайталанса, мидың қай аймақтарында осы айырмашылықтың жоғарырақ екенін анықтау үшін статистикалық әдістерді қолдануға болады, демек, қай ми аймақтары сол ой, әрекет немесе тәжірибе кезінде ең белсенді екенін анықтауға болады.
Сын-пікірлер мен шектеулер
fMRI зерттеулерінің көпшілігі мидың қай бөліктері ең белсенді екенін анықтау үшін BOLD контрастты бейнелеуді пайдаланса да, сигналдар салыстырмалы және жеке сандық емес болғандықтан, кейбір мамандар оның сенімділігіне күмән келтіреді. Нейрондық белсенділікті тікелей өлшеуді ұсынатын басқа әдістер де қолданылды (мысалы, мидың аймақтарындағы оттегінің шығарылу үлесін, немесе OEF өлшеу, ол қандағы оксигемоглобиннің қаншалықты дезоксигемоглобинге айналғандығын көрсетеді), бірақ белсенді немесе оқшауланған нейроннан туындайтын электромагниттік өрістер өте әлсіз болғандықтан, сигнал мен шу арақатынасы өте төмен, ал сандық деректерді алуға арналған статистикалық әдістерге дейін жеткілікті нәтижелер алынбады. BOLD контрастты бейнелеуде төмен жиілікті сигналдарды жою 1995 жылы сұрақ тудырды, осы кезде оң қолды қозғалысын басқаратын ми аймағындағы «шу» сол қолды қозғалысымен байланысты мидың қарама-қарсы жағындағы аймақтағы ұқсас белсенділікпен бірдей ауытқитыны байқалды. Сондықтан осы өзара байланысты ауытқуларды талдау үшін жаңа әдіс қажет болды, ол – тыныш күйдегі fMRI.
Тарих
Қандағы оттегі деңгейіне байланысты контрастты бейнелеудің тұжырымдамалық дәлелін Сейжи Огава және әріптестері 1990 жылы ұсынды, бұл қанның оттегімен толықтығының in vivo өзгерісін МРТ арқылы анықтауға болатындығын көрсеткен эксперименттің нәтижесінде болды. Огаваның тәжірибелерінде, кеміргіштердің ми тіндерінің қандағы оттегі деңгейіне байланысты бейнелеуі ауаның әртүрлі құрамында контрастты көрсетті. Жоғары магниттік өрістерде, анестезия астындағы тірі тышқандар мен егешқұйрықтардың миының су протондық магниттік-резонанстық суреттері градиенттік эхо импульстік тізбек арқылы өлшенді. Тәжірибелер көрсеткендей, тыныс алатын газдың құрамындағы оттегі мөлшері біртіндеп өзгере қалғанда, осы суреттердің контрасты да біртіндеп өзгерді. Огава оксигемоглобин мен дезоксигемоглобиннің осы айырмашылыққа ең басты үлес қосатынын ұсынды және дәлелдеді. BOLD fMRI-ның басқа да белгілі пионерлері – Кеннет Квонг және оның әріптестері, олар 1992 жылы адамдарда бұл әдісті алғаш рет қолданды.