BOLD效应,即血氧水平依赖(Blood Oxygenation Level Dependent)效应,是一种在功能性磁共振成像(fMRI)中用来观察大脑活动的方法。当大脑的某个区域神经活动增强时,该区域的血流量会增加,但氧气消耗量并不与血流量的增加成正比,导致该区域静脉血液中的氧合血红蛋白(oxyhemoglobin)浓度相对增加,而去氧血红蛋白(deoxyhemoglobin)浓度相对减少。
去氧血红蛋白是一种顺磁性物质,它在血管内及其周围产生局部梯度磁场,这种磁场的存在会加速邻近质子的弛豫过程,从而缩短了质子的T2弛豫时间。因此,当去氧血红蛋白含量减少时,该区域的T2弛豫时间相对延长,MRI信号相对增强。在T2加权或者T2*加权的fMRI图像上,这种信号的变化表现为特定脑区的信号增强,这就是BOLD效应的基本原理。
BOLD效应使得科学家能够在没有任何侵入性操作的情况下,通过非侵入性的fMRI技术观察到大脑在执行特定任务或在特定状态下的活动变化。BOLD-fMRI已成为神经科学研究中一个不可缺少的工具,广泛应用于认知功能、神经心理活动、疾病诊断和治疗评估等多个领域。