Image de contrast depenent del nivell d'oxigen en la sanc

En esta image es mostra en grisa un tall axial del cràneu, obtingut per resonància magnètica (no funcional) que mostra l'estructura del cervell. Sobre esta image se senyalen per mig de tons anaranjados les zones que han experimentat un aument de l'activitat neuronal. Per a medir esta activitat s'ha utilisat la senyal depenent del nivell d'oxigen en sanc, una tècnica d'image per resonància magnètica funcional.

La image de contrast depenent del nivell d'oxigen en la sanc (en anglés Blood-oxygen-level dependent contrast imaging o abreviat BOLD-contrast imaging), és una tècnica usada en l'image per resonància magnètica nuclear funcional (IRMf) per a medir nivells locals i transitoris d'oxigen en la sanc. Estes cantitats locals d'oxigen són transportades per la hemoglobina en funció del fluix sanguíneu en els gots cerebrals, el qual està relacionat en l'activitat neuronal. Per tant, a partir d'estos nivells d'oxigen esta tècnica obté imàgens que reflectixen l'activació de distintes zones del cervell. Esta tècnica és la més utilisada per a obtindre imàgens per resonància magnètica funcional de forma no invasiva.

Principi de funcionament

Eixemples de resposta de la senyal depenent del nivell d'oxigen en la sanc. En la figura es mostra el resultat de dos experiments, cada u utilisa un paradigma diferent d'estimulació visual. El primer, representat per la llínea roja, correspon a un event únic (llum blanca durant 2 s), i el segon (llínea blava) correspon a un bloc (llum blanca parpadeando a 4 Hz durant 20 s). La senyal ha segut registrada en la corfa visual i promedianda durant vàries repeticions per a aumentar la relació senyal/soroll. Les llínees mostrades són un esbós estilisat de les senyals registrades.

Les neuronas no conten en reserves internes d'energia en forma de glucosa i oxigen, per lo tant quan s'activen i aumenta la seua activitat metabòlica l'organisme realisa un aument correlativo del fluix sanguíneu local a través de la resposta hemodinámica. Esta resposta permet que les neurones s'abastixquen ràpidament de glucosa i oxigen quan ho necessiten, donant-se, per tant, un acoplament neurovascular. Este aument del fluix sanguíneu cerebral causa un aument local de la glucosa en la sanc en una cantitat similar a la requerida per les neurones activades. No obstant, l'aument transitori d'oxigen és molt major al consumit (per mig de la glucólisis). Este suministrament en excés d'oxigen implica un decremento relatiu de la desoxihemoglobina (hemoglobina desoxigenada) sobre l'oxihemoglobina (hemoglobina oxigenada) en sanc. L'hemoglobina desoxigenada és paramagnética (débilment atreta pels camps magnètics), mentres que l'hemoglobina oxigenada és diamagnética (débilment repelida pels camps magnètics). Degut a que l'hemoglobina desoxigenada és paramagnética, esta provoca una alteració del camp magnètic al seu entorn, resultant que els protones del teixit propenc són somesos a diferents intensitat del camp magnètic per lo que desenrollen diferents velocitats de precesión. Esta heterogeneïtat en les velocitats de precesión du a l'escàner de IRMf a medir una menor senyal ponderada en T₂^* (i en T₂) quan la sanc no està oxigenada (i un major nivell d'esta senyal quan la sanc altament oxigenada, açò és, més diamagnética). Estes diferències de senyal es fan més evidents quant major és el camp magnètic generat per l'escàner. Per tant, gràcies a este método és possible obtindre una image 3D (composta per vóxelés), a on aproximadament cada vóxel reflectix el nivell d'activació de les neurones incloses en el volum de dit vóxel. El valor que prenen estos vóxeles durant i despuix d'una curta activació neuronal seguix una resposta la qual consta de vàries fases: una breu vall inicial (que no sempre està present), un pico (uns 5 segons despuix de l'inici de l'estímul desencadenant de l'activitat) i una sobreoscilación negativa. Si l'activació neuronal es prolonga més temps, s'observa un replanell entre el pico i la sobreoscilación negativa.

Activació neuronal detectada

Es podria pensar que el nivell d'activació neuronal medit per este método de IRMf ve determinat principalment pels potencials d'acció neuronals, ya que són processos costosos energèticament, i per tant, podrien provocar un considerable aument del fluix sanguíneu. No obstant, este nivell d'activació neuronal medit (desencadenant de l'acoplament neurovascular) sembla estar millor representat per l'activació de les sinapsis excitadoras, en concret per la lliberació del neurotransmissor glutamato. El glutamato és detectat pels astròcits, les prolongacions dels quals contacten el múscul pla vascular, dilatant els gots sanguíneus i aumentant el fluix sanguíneu, mediant aixina l'acoplament neurovascular.

Este acoplament neurovascular (conjuntament en atres mecanismes) regula el fluix i volum de sanc, que junt a la cantitat d'oxigen consumida per les neurones, determinen el nivell de desoxihemoglobina, i per tant, l'image obtinguda per l'escàner (ressonador).