白质中的BOLD信号激活检测问题

白质中BOLD信号的生理意义存在争议的两个主要原因：

• BOLD信号依赖于脑血流量CBF和脑血容量CBV，但是白质中的血流量和血容量比灰质中的少得多（利用MRI估计的微血管数量：白质为10-192条/mm^2，灰质为99-761条/mm^2）
• BOLD信号与突触后电位有关而不是动作电位有关，而突触后电位多在灰质内发生

支持白质中BOLD信号具有生理意义的理由:

• 白质中具有独立的血液供应系统，与灰质中的血液供应是独立的，这就提供了检测到BOLD信号的生理基础
• 上述提到的两个理由并没有直接证据排除白质中检测到BOLD激活的可能性

白质的重要性：

• 白质连接了不同灰质区域，约占大脑体积的50%
• 许多研究证明了完整的白质对大脑正常功能的重要性，并在许多神经和精神疾病中发现了白质的损失或断开

检测到白质中BOLD信号激活的例子：

• 在Poffenberger范式中，前胼胝体的激活是白质中BOLD信号激活最成熟的例子

• 在记忆任务中，观察到健康对照组与阿尔兹海默症患者的白质BOLD信号激活

白质中BOLD信号检测的影响因素：

• 随着T2加权的增加，白质中BOLD信号检测的敏感性提高，但这并不是白质的特异性反应
• 随着主场强B0的增加，白质中BOLD信号检测的敏感性提高，就如灰质中的BOLD信号一样

目前白质中BOLD信号检测存在的问题：

• 当使用的主场强不够大时，如B0=1.5T，白质中较小的BOLD信号变化就难以检测到
• 使用典型的灰质HRF对BOLD信号进行建模会导致白质中BOLD信号激活检测灵敏度的降低

灰质和白质的比较：

 

 

 

参考文献：

Gawryluk J R, Mazerolle E L, D'Arcy R C N. Does functional MRI detect activation in white matter? A review of emerging evidence, issues, and future directions[J]. Frontiers in neuroscience, 2014, 8: 239.