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機能的近赤外分光法（FNIRS）と機能的磁気共鳴画像法（fMRI）の両方を使用して、血液酸素化レベル依存性（BOLD）シグナルのマルチモーダル調査は、基礎となる生理学的原理と血管応答の詳細なトランジェントダイナミクスに対するさらなる洞察を与える可能性があります。。ブレスホールドタスク（BHT）を利用して、FNIRSを介してデオキシヘモグロビン（HBR）と酸素ヘモグロビン（HBO）の変化を測定し、fMRIによる血液酸素レベルに依存する（太字）変化を測定しました。比較分析のために、4人のボランティアで非同期的かつ慎重に整列した測定が行われました。BHTの主な刺激を記述するために、二酸化炭素の部分的な圧力（PACO（2））パラメーターがバルーンモデルに統合され、脳の血流（CBF）の駆動関数が拡張されたバルーンモデルの開発につながりました（CBF）EBM）。BHTの間、HBRの増加は大胆なピークよりも遅れて観察され、その刺激後のアンダーシュートと一時的に一致しました。PACO（2）統合バルーンモデルを使用したこれらのトランジェントのさらなる調査は、fMRIで測定された刺激後の下シュートが脳血液量（CBV）のゆっくりとした復帰によって支配されていることを示唆しています。これは、FNIRS測定によって確認されました。さらに、BOLD信号は、EBMに由来するPACO（2）の初期レベルの増加とともに減少し、BALD信号に対する基底CBFレベルの影響を示しています。結論として、適切な生物物理学的モデルを備えたマルチモーダルアプローチは、BHT中の血行動態反応の包括的な説明を与えました。
機能的近赤外分光法（FNIRS）と機能的磁気共鳴画像法（fMRI）の両方を使用して、血液酸素化レベル依存性（BOLD）シグナルのマルチモーダル調査は、基礎となる生理学的原理と血管応答の詳細なトランジェントダイナミクスに対するさらなる洞察を与える可能性があります。。ブレスホールドタスク（BHT）を利用して、FNIRSを介してデオキシヘモグロビン（HBR）と酸素ヘモグロビン（HBO）の変化を測定し、fMRIによる血液酸素レベルに依存する（太字）変化を測定しました。比較分析のために、4人のボランティアで非同期的かつ慎重に整列した測定が行われました。BHTの主な刺激を記述するために、二酸化炭素の部分的な圧力（PACO（2））パラメーターがバルーンモデルに統合され、脳の血流（CBF）の駆動関数が拡張されたバルーンモデルの開発につながりました（CBF）EBM）。BHTの間、HBRの増加は大胆なピークよりも遅れて観察され、その刺激後のアンダーシュートと一時的に一致しました。PACO（2）統合バルーンモデルを使用したこれらのトランジェントのさらなる調査は、fMRIで測定された刺激後の下シュートが脳血液量（CBV）のゆっくりとした復帰によって支配されていることを示唆しています。これは、FNIRS測定によって確認されました。さらに、BOLD信号は、EBMに由来するPACO（2）の初期レベルの増加とともに減少し、BALD信号に対する基底CBFレベルの影響を示しています。結論として、適切な生物物理学的モデルを備えたマルチモーダルアプローチは、BHT中の血行動態反応の包括的な説明を与えました。
Multimodal investigation of blood oxygenation level-dependent (BOLD) signals, using both functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) and functional magnetic resonance imaging (fMRI), may give further insight to the underlying physiological principles and the detailed transient dynamics of the vascular response. Utilizing a breath hold task (BHT), we measured deoxy-hemoglobin (HbR) and oxy-hemoglobin (HbO) changes via fNIRS and blood oxygen level dependent (BOLD) changes by fMRI. Measurements were taken in four volunteers asynchronously and carefully aligned for comparative analysis. In order to describe the main stimulus in BHT, partial pressure of carbon dioxide (PaCO(2)) parameter was integrated into the balloon model as the driving function of cerebral blood flow (CBF) which led to the development of an expanded balloon model (EBM). During BHT, the increase in HbR was observed later than the BOLD peak and coincided temporally with its post-stimulus undershoot. Further investigation of these transients with a PaCO(2) integrated balloon model suggests that post-stimulus undershoot measured by fMRI is dominated by slow return of cerebral blood volume (CBV). This was confirmed by fNIRS measurements. In addition, the BOLD signal decreased with the increase of the initial level of PaCO(2) derived from EBM, indicating an effect of basal CBF level on the BOLD signal. In conclusion, a multimodal approach with an appropriate biophysical model gave a comprehensive description of the hemodynamic response during BHT.
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