鼹鼠儿科第一线

神经影像学检查在广义上可以分为显示脑结构信息的结构性神经影像学和提供脑活动信息的功能影像学。不同于正电子发射断层成像(PET)和单光子发射计算机断层成像(SPECT),功能磁共振成像functional magnetic resonance imaging,fMRl)是一种无创、非放射性的在体观察大脑活动的影像学检查技术,目前已经广泛应用于神经科学和认知科学领域的研究。传统意义上的MMRI特指的是血氧水平依赖(blood oxygen level dependent,BOLD),其原理于20世纪 90年代首次被 0gawa等提出。当大脑某个功能区处于活跃状态的时候,该脑区神经元的活动度就会增加,从而导致局部的耗氧量增加。在人类脑组织中,氧气是通过毛细血管内血液中的血红蛋白运输给神经元。脑区活跃度增加导致局部的脑血流量增加,从而使更多的氧通过血液传输到该活跃的脑区,使该脑区的血氧供应远远超过神经元新陈代谢所需要的耗氧量,导致了供氧量和耗氧量的失衡,使血液中氧合血红蛋白的含量相对增加,脱氧血红蛋白相对减少。氧合血红蛋白是逆磁性物质,脱氧血红蛋白是顺磁性物质,彼此间的比例变化会引起磁共振成像中T2信号的微小改变。BOLD-fMRI就是通过采集获取T，信号也就是BOLD信号,从而形成不同的脑功能成像。BOLD信号的变化往往是由于对受检者进行各种刺激或者要求受检者完成运动或语言等任务,从而刺激其相关脑功能区的活动而产生的,称为任务态功能磁共振成像(taskstateIMRI,IS-FMRI)。此外,在受检者保持清醒、安静、闭目,不做任何思维活动的情况下,大脑组织内部依然有一定数量的神经元细胞处于活动状态，与之相对应的大脑皮层脑区的活动则构成了静息状态下的脑功能活动状态,采集此状态下的 BOLD 信号,称之为静息态功能磁共振成像(resting state fMRI,rs-fMRI)
任务态BOLD-MRI有机地结合了解剖、影像和功能区等三个方面的信息,可以在活体人脑内有效地探测各功能区的存在和定位,用于对视觉、运动语言和记忆等功能中枢进行成像,在临床及科研工作中得到广泛证实,但任务态BOLD-MRI检查前需要根据病灶的具体位置所累及的功能区或者研究的功能区,选择相对应的检测任务,需要受检者配合度较高,其数据结果的可靠性与受检者的任务完成能力密切相关,一些配合度较差的受检者,或者无法有效配合的低龄儿童,无法完成任务或者任务完成不理想,使得功能区定位困难。
静息态 BOLD-IMRI的概念于1995年由Biswal等首次提出,在无明显运动任务的清醒状态下，双侧大脑半球依然有一定数量神经元保持在活动状态能够采集到低频振荡的 BOLD 信号,而与之相对应的大脑皮层的活动则构成了静息态下的默认功能网络。Greicius等人在2003年利用实验验证了默认功能网络的存在,随后的研究者陆续至少确定了8个静息态网络的存在。这些静息态网络由一些空间份置分离但是存在着显著功能连接的脑区组成,其反映了在正常生理状态下大脑的自发性运动。研究者猜测,这些网络存在的意义可能是在静息状态下使某些具有相同功能的脑区之间保持持续的信息传递,使大脑维持在一定的活动水平,以便大脑在接受任务时,可以减少产生反应的时间,进而提高人脑工作的性能和效率。2010年,Biswal等整合了全球35个实验室对1414名受检者进行的I8-fMRI研究,再次展示和确认了静息态功能网络的稳定性。在异常的病理状态下,这种平衡会被打破而发生改变。rsIMRI无须受检者完成任何特定任务,避免了受者配合情况和任务完成情况对结果的影响,相对来说操作更简单,使得rs-fMRI具有非常广阔的临床应用前景,研究脑部疾病患者相对于正常对照组的功能连接异常已经逐渐成为IMRI领域最受关注的方向之一。与此同时,I8-fMRI实验设计相当简单,更利于进行大样本、多中心研究。