血氧水平依赖(blood oxygen level dependent, BOLD)效应最先是由 Ogawa 等于1990 年提出, 他们发现氧合血红蛋白含量减少时, 磁共振信号降低, 并且还发现信号的降低不仅发生在血液里, 而且还发生在血管外, 于是认为这种效应是血液的磁场性质变化引起的。此后很多研究者进行了大量的理论和实验的工作, 总结出 BOLD-fMRI 的成像基础，神经元活动时, 局部脑血流量和耗氧量均增加, 但是两者增加有差异, 即脑血流量的增加多于耗氧量的增加, 这种差异使活动区的静脉血氧浓度较周围组织明显升高,去氧血红蛋白相对减少。去氧血红蛋白是顺磁性的物质, 在血管和其周边产生局部梯度磁场,使质子快速去相位, 因而具有缩短 T2 的作用。 脑区激活时, 由于去氧血红蛋白减少, 缩短 T2 的作用也减少, 同静息状态相比, 局部脑区的 T2 或 T2F 相对延长, 因而在 T2 加权或者 T2F 加权的功能磁共振成像图上表现为信号相对增强。
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