چکیده
هم سنجی وابسته سطح اکسیژن خون (BOLD) تحت تاثیر برخی از عوامل فیزیولوژیکی است مانند جریان خون و حجم خونی که می تواند منبعی از تغییرات در آنالیز fMRI باشد. مطالعات قبلی پیشنهاد دادند که از داده های پاسخ مغزی برای کالیبراسیون و نرمالایز کردن نگاشت های BOLD در جهت کاهش تغییرات داده های fMRI در میان نواحی مغزی در آنالیز فردی و در سراسر افراد استفاده کنیم. نگه داشتن دم یکی از گسترده ترین روشهای مورد استفاده برای بررسی واکنش پذیری عروقی است. با این حال، قدرت و تکثیرپذیری این روش به خوبی شناخته نشده است. در این مطالعه به بررسی سه دوره نگه داشتن دم می پردازیم. از افراد خواسته شد که نفس خود را برای 9، 15 و 21 ثانیه در سه مرحله مجزا نگه دارند و موافقت نامه fMRI بعد از 15 تا 20 روز تکرار شد. داده های ما نشان می دهد که BOLD به نگه داشتن دم بعد از نتایج حاصل از یک شکل پیچیده پاسخ می-دهد که دلیل آن عوامل فیزیولوژیکی است که بر روی تغییر سیگنال با زمانی که بشدت تکثیرپذیر است تاثیر می-گذارند. با این وجود، تکثیرپذیری مقدار پاسخ مغزی به دی اکسید کربن بصورت دامنه سیگنال BOLD و تعداد واژگان پاسخ بیان می شود که به شدت به مدت زمان دوره های نگه داشتن دم وابسته است. دوره نگه داشتن دم 9 ثانیه ای منجر به تغییر شدید مقدار پاسخ می شود در حالیکه دوره های طولانیتر پاسخهای BOLD تکثیرپذیر و محکمی را تولید می کنند.
مقدمه
تصویرسازی تشدید مغناطیسی کارکردی (fMRI) بر اساس هم سنجی وابسته به سطح اکسیژن خون (BOLD) بطور وسیعی برای نشان دادن فعالیت مغز در افراد سالم و بیمار استفاده شده است (اگاوا، 1990). این روش از مدولاسیون جریان خون مغزی ناحیه ای در پاسخ به فعالیت عصبی بهره می برد (جیروارد و لادکولا، 2006). با این حال، این یک فرآیند پیچیده است و ارتباط بین پاسخ BOLD و متابولیسم عصبی بطور جزیی شناخته شده است زیرا پاسخهای BOLD تحت تاثیر هر تغییر همودینامیک مغزی قرار دارند (لوگوتتیس، 2002). برای مثال، گزارش شده است که تغییرات حالت عروقی پایه به دلیل مواد واسواکتیو (مانند کافیین) (مولدرینک، 2002)، عوامل دارویی (برون، 2003) سن و بیماریهای مغزی (وارد، 2008) می تواند پاسخ BOLD را دچار تغییر کند. حتی تغییر خودبخودی الگوی نفس کشیدن (وایز، 2004) یا دوره های کوتاه نگه داشتن دم (BH) نیز منجر به تغییرات CBF می شود و ممکن است منبع تغییر سیگنالهای مدلسازی نشده در مطالعات fMRI باشد (ابوت، 2005). علاوه بر این، اشاره شده است که پاسخ سیگنال BOLD به این عوامل در مناطق مغزی همگن نیست (ایتو، 2000)، که منجر به تغییری می شود که قدرت آماری را در آنالیز fMRI کاهش می دهد و باعث پیچیده شدن تفسیر نتایج فرد می شود (هندورکر، 2004). پیشنهاد شده است که حداقل بخشی از این تغییر می تواند زمانی که اطلاعات واکنش پذیری مغزی در تحلیل با هدف شناسایی پاسخهای BOLD به دلیل جفت شدن عصبی-روانی مدلسازی می شود به حساب آید. تصدیق این فرض، باندتینی و وانگ (1997) نشان دادند که نگاشته های fMRI BOLD می توانند در میان نواحی مغزی با استفاده از واکنش پذیری عصبی به استنشاق دی اکسید کربن نرمالایز شوند. یک روش مشابه نیز توسط کوهن (2004) ارائه شده است که قادر به کاهش قابل توجه اختلافات در نگاشته های fMRI BOLD حاصل در قدرتهای مختلف میدان تشدید مغناطیس بود. دیویس و همکاران (1998) این روش را با ارائه روشی بر اساس واکنش پذیری مغزی-عروقی ناشی از استنشاق دی اکسید کربن بعنوان مرجعی برای کالیبراسیون BOLD fMRI به منظور استخراج نرخ متابولیکی کمی مغزی مقادیر اکسیژن (CMRO2) توسعه دادند.
نگه داشتن دم بعنوان یک روش جایگزین برای استنشاق دی اکسید کربن در جهت ایجاد نگاشته های واکنش-پذیری مغزی ارائه شده است (کورفیلد، 2001؛ کاستراپ، 1999؛ لی، 2000). تحت این فرض که CMRO2 بدون تغییر باقی می ماند، BH منجر به کاهش اکسیژن و تجمع دی اکسید کربن در جریان خون می شود. افزایش دی اکسید کربن در خون باعث اتساع عروق مغزی و افزایش CBF می شود (مارکوس و هریسون، 1992). کاستراپ و همکاران (2001) شباهت بین کار BH و استنشاق دی اکسید کربن در ارزیابی ظرفیت ذخیره سازی همودینامیک با BOLD fMRI را نشان داد. با این حال، روش BH ساده تر است و ضرر کمتری نسبت به استنشاق دی اکسید کربن دارد. بنابراین، می تواند در هر زمینه آزمایشگاهی یا درمانی به کار برده شود. مطالعات قبلی نشان دادند که پاسخهای مهم BOLD می توانند در طول BH با مدت زمان کوتاه 10 ثانیه اندازه گیری شوند (لیو، 2002). کاستراپ و همکاران (1998) زمانهای مختلفی را برای نگه داشتن دم (18، 30 و 40 ثانیه) مورد مطالعه قرار دادند و تغییرات سیگنال BOLD را بین 8/0 و 5/3 درصد گزارش کردند. توماسون و همکاران (2005) قادر به استفاده کردن از نگه داشتن دم حتی در کودکان بودند، که نشان دهنده اختلافات عمده در نگاشته های واکنش پذیری مغزی بین کودکان و بزرگسالان بود. از این رو، بطور کلی شواهد زیادی بر روی اثربخشی نگه داشتن دم برای ایجاد نگاشته های واکنش پذیری مغزی عصبی وجود دارد. در واقع، توماسون و همکاران (2007) بطور موفقیت آمیزی روش کالیبراسیون را با استفاده از نگه داشتن دم برای روبش واکنش پذیری مغزی فردی به کار بردند.
-این مقاله در نشریه الزویر منتشر شده و ترجمه آن با عنوان نگه داشتن نفس در سایت ای ترجمه به صورت رایگان قابل دانلود می باشد. جهت دانلود رایگان مقاله فارسی و انگلیسی روی عنوان فارسی (آبی رنگ) کلیک نمایید.
منبع:
