Blood Oxygen Level Dependency

Blood Oxygen Level Dependency (BOLD) ist ein bildgebendes Verfahrender funktionellen Magnetresonanztomografie(fMRT) mittels dessen sich lokale Änderungen der Gehirnaktivitätbestimmen lassen.

1990entdeckte Seiji Ogawa, dass sich die bereits 1935von Linus Paulingund Charles D. Coryellnachgewiesenen Änderungen der magnetischen Eigenschaften des Blutfarbstoffs Hämoglobinmit dessen Sauerstoffbeladungdurch das BOLD-Signal kernspintomografisch erfassen lassen.

Mittels des BOLD-Signals ist es möglich (auf den Millimeterbereich) begrenzte Aktivitätsschwankungen des Gehirns zu messen, die mit der Verarbeitung sensorischerInformation oder mentalerAktivität jeglicher Art einhergehen (siehe auch: neuronales Korrelat). Das BOLD-Signal bildet mithin die Grundlage für die funktionelle Magnetresonanztomografie, bei der nicht nur die mit Röntgen-Aufnahmen vergleichbaren anatomischenBilder des Gehirns gewonnen werden, sondern zudem auch lokale Änderungen der Gehirnaktivität bestimmt werden.

Steigt die durchschnittliche Impulszahlund damit die elektrochemische Aktivität der Gehirnzelleneines Hirnareals an, so steigt auch ihr Bedarf an Sauerstoffund Glukose, der durch einen komplizierten und im Einzelnen immer noch unverstandenen Regulationsmechanismus der Gehirngefäße ausgeglichen wird. Die Änderungen des Blutflusses, der vorhandenen Blutmenge sowie der Sauerstoffsättigung des Bluts ziehen Veränderungen des lokalen Magnetfelds(Änderung der Relaxationszeit T2*) mit sich, die sich bei der Verwendung geeigneter MRT-Sequenzen im BOLD-Signal widerspiegeln.

Der genaue Zusammenhang zwischen der Aktivität einzelner Nervenzellen, der zum EEGaufsummierten Aktivität grösserer Zellpopulationen, und ihre Auswirkung auf die Sauerstoff-Beladung des Blutes ist momentan Gegenstand intensiver Forschung. Simultane Messungen der elektrischen Gehirnaktivität und des BOLD-Signals ergaben, dass unterschwellige Fluktuationen der lokalen Feldpotentialeteilweise stärker mit BOLD korreliert sind als die Impulsraten der Neurone (Nature, Bd. 412, S. 150, 2001). Dies wird als Bestätigung dafür gesehen, dass die Änderungen des BOLD-Signals ein indirektes Abbild der Nervenaktivität darstellen.

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