Đo lưu lượng máu não và tác động của hoạt động não bộ trên lưu lượng máu não

Một phương pháp đã được phát triển để ghi lại đồng thời lưu lượng máu trên 256 vùng riêng biệt của vỏ não người. Để ghi được lưu lượng máu qua các vùng này, một chất phóng xạ, như là xenon phóng xạ, được tiêm vào động mạch cảnh; sau đó hoạt độ phóng xạ của mỗi vùng của vỏ não được ghi lại khi chất phóng xạ đi qua nhu mô não. Với mục đích này, 256 đầu dò phóng xạ nhấp nháy nhỏ được áp trên bề mặt vỏ não. Sự tăng giảm nhanh chóng của hoạt độ phóng xạ tại mỗi vùng mô não là phép đo trực tiếp của lưu lượng máu qua vùng đó.

Sử dụng kĩ thuật này, chúng ta biết rằng lưu lượng máu tại mỗi vùng riêng biệt của não thay đổi từ 100 đến 150% trong khoảng vài giây khi đáp ứng với thay đổi hoạt động thần kinh tại chỗ. Ví dụ, chỉ đơn thuần nắm chặt bàn tay cũng ngay lập tức làm tăng lưu lượng máu não tại vùng vỏ não vận động ở bán cầu đối diện. Đọc một cuốn sách làm tăng lưu lượng máu, đặc biệt tại vùng vỏ não thị giác ở thùy chẩm và vùng nhận thức ngôn ngữ ở thùy thái dương. Cách đo này còn có thể sử dụng để định khu khởi phát cơn động kinh bởi lưu lượng máu não tăng cao nhanh và rõ rệt ở trung tâm của mỗi cơn.

Chứng minh tác động của hoạt động thần kinh tại chỗ trên lưu lượng máu não bằng cách chỉ ra sự gia tăng đặc hiệu lưu lượng máu vùng chẩm ghi lại trên não một con mèo khi chiếu ánh sáng mạnh vào mắt nó trong một phút rưỡi.

Lưu lượng máu và hoạt động thần kinh ở những vùng khác của bọ não cũng có thể được đánh giá gián tiếp bởi chụp cộng hưởng từ chức năng (fMRI). Phương pháp này dựa trên sự quan sát thấy oxyhemoglobin và deoxyhemoglobin chịu tác động khác nhau trong từ trường. Deoxyhemoglobin là một chất thuận từ (bị hút bởi một từ trường bên ngoài), trong khi oxyhemoglobin là một chất nghịch từ (bị đẩy bởi từ trường). Sự hiện diện của deoxyhemoglobin trong mạch máu tạo ra một sự khác biệt có thể đo được của tín hiệu cộng hưởng từ (MR) của mạch máu và các mô xung quanh. Tín hiệu phụ thuộc mức oxy máu (BOLD) thu được từ fMRI phụ thuộc vào tổng lượng deoxyhemoglobin trong khoảng không gian ba chiều (voxel) đặc hiệu của mô não được đánh giá, yếu tố này, đến lượt nó, chịu ảnh hưởng của lưu lượng máu, thể tích máu và tốc độ tiêu thụ oxy trong voxel đặc hiệu của mô não. Vì thế, BOLD fMRI chỉ cung cấp một đánh giá gián tiếp của lưu lượng máu vùng, mặc dù nó có thể dùng để tái tạo bản đồ các vùng não được kích hoạt trong các quá trình tư duy riêng biệt.

Hình. Tăng lưu lượng máu đến vùng chẩm của não mèo khi có ánh sáng chiếu vào mắt mèo.

Một phương pháp MRI thay thế được gọi là arterial spin labeling (ASL) có thể được dùng để cung cấp một đánh giá có tính định lượng cao hơn về lưu lượng máu vùng. ASL thay đổi tín hiệu MR của máu động mạch trước khi nó được đưa đến những vùng khác nhau của não. Thông qua so sánh hai hình ảnh mà máu động mạch bị thay đổi, tín hiệu tĩnh trong trạng thái nghỉ của mô được loại trừ, chỉ để lại tín hiệu sinh ra từ dòng máu đến mô. ASL và BOLD có thể được sử dụng cùng nhau nhằm khảo sát cùng lúc lưu lượng máu vùng và hoạt động thần kinh.