BOLD 신호의 원리, principles of bold signal

그림 출처 : http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/possum/input.html

  BOLD(Blood Oxygen Level Dependent signal) 은 fMRI영상이 찍는 바로 그것인데, FMRI Voxel값이 가지는 바로 그 값이 이 BOLD신호 이다. 

  가볍게 이해하기로는 "뇌신경 활동에 비례하는 신호이다" 로 이해하면 된다. 

  조금 더 자세히 보면, 

  산소와 결합한 헤모글로빈은 반자성을 띄고, 산호와 해리된 헤모글로빈은 상자성을 띄는데(헤모글로빈의 Fe가 O2와 붙었다 떨어 졌다가 하니깐..) , BOLD신호는 공급된 O2의 양과 조직에서 소비된 양과 관련이 있다.(절대 량이 아니고 비율..)  

  정맥 내에서 Hb중 deoxyHb이 차지하는 비율의 감소가 BOLD 신호의 직접적인 증가를 일으키는데 이것은 oxyHb의 증가와 같은 경향을 보임으로 BOLD신호를 그냥 산소의 증가를 반영한다 라고 이해해도 무리가 없는 것이다. 

  따라서,  BOLD신호는 동맥이 아니라, 정맥의 신호가 주로 반영되는 것이다. 동맥은 BOLD신호에 거의 찍히지 않는다.. 

 

그림 출처 : http://users.fmrib.ox.ac.uk/~peterj/lectures/miccai99/sld020.htm

그림 출처 : www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/doc/mfd/.../BOLD.ppt 

 

정리하면, 

BOLD신호가 생성되는 기전은 

1. 뇌조직에서 신경활동이 발생. 

2. 신경활동이 발생한 조직의 주변부에서 산소가 Hb로 부터 해리, deoxyHb의 protion증가 (위의 그림에서 initial dip이 일어난다) 

3. 동맥에서 OxyHb가 공급된다. 이는 조직이 소비하는 산소량 보다 더 많은 양이기 때문에 (deoxyHb가 생성되는 양보다 공급되는 oxyHb의 양이 더 많음) BOLD신호가 검출된다. 

4. 순간 과잉 공급되었던 blood flow(oxyHb)가 정상상태로 회복되면서 BOLD신호가 REST상태로 돌아간다..