功能性 MRI 信号可能会歪曲真实的大脑活动

功能性 MRI 信号可能会歪曲真实的大脑活动

慕尼黑工业大学 (TUM) 和埃尔兰根-纽伦堡弗里德里希-亚历山大大学 (FAU) 的研究人员发现，在大约 40% 的病例中，fMRI 信号增加与大脑活动减少有关。与此同时，他们观察到活动增加的区域的功能磁共振成像信号减少。

这与长期以来的假设相矛盾，即大脑活动的增加总是伴随着血流量的增加以满足更高的氧气需求。由于全世界数以万计的功能磁共振成像研究都是基于这一假设，我们的结果可能会导致其中许多研究得出相反的解释。”

萨米拉·埃普博士，第一作者

测试项目揭示与标准解释的偏差

现任 FAU 教授的 PD 博士 Valentin Riedl 和他的同事 Epp 在 TUM 期间对 40 多名健康参与者进行了检查。每个人都被分配了多项实验任务，例如心算或检索自传体记忆，这些任务已知会在分布式大脑区域中引发可预测的功能磁共振成像信号变化。在这些实验中，研究人员使用新型定量 MRI 技术同时测量了实际耗氧量。

生理结果因任务和大脑区域而异。耗氧量的增加（例如在计算区域）并未伴随预期的血流量增加。相反，定量分析表明这些区域通过从不变的血液供应中提取更多的氧气来满足额外的能量需求。这使他们能够更有效地利用血液中的氧气，而不需要增加血流量。

对大脑疾病解释的影响

Riedl 表示，这些发现也影响了对脑部疾病研究结果的解释：“许多关于精神或神经系统疾病（从抑郁症到阿尔茨海默病）的功能磁共振成像研究将血流变化解释为神经元激活不足或过度激活的可靠信号。鉴于此类测量的意义有限，现在需要重新评估。特别是在因衰老或血管疾病而发生血管变化的患者群体中，测量值主要反映血管差异而不是神经元差异。赤字”。之前的动物研究已经指出了这个方向。

因此，研究人员建议用定量测量来补充传统的 MRI 方法。从长远来看，这种组合可以构成基于能量的大脑模型的基础：未来的分析可以显示指示有多少氧气（以及能量）实际用于处理信息的值，而不是显示基于血流假设的激活图。这开辟了新的视角来检查并更准确地理解衰老、精神或神经退行性疾病与能量代谢绝对变化的关系。

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