L’attività cerebrale è basata principalmente sul metabolismo ossidativo. Per questa ragione, la misura del tasso di consumo metabolico di ossigeno (CMRO2) è un ottimo biomarker per la quantificazione dell’attività cerebrale e dello stato fisiologico dei tessuti, con potenziali applicazioni nella diagnosi precoce dei carcinomi, ictus, patologie neurologiche e neurodegenerative.

Esistono diversi metodi MRI per la misurazione di CMRO2, basati su diversi approcci tecnologici e caratteristiche fisiologiche. Si può citare, ad esempio, lo sfruttamento delle differenze di campo magnetico associate alle disomogeneità tissutali tra seno sagittale superiore o vene principali.

Davis e Hoge hanno introdotto a fine anni ’90 un altro gruppo di tecniche, basate su metodi di calibrazione del BOLD, che mirano a stimare il CMRO2 dai segnali BOLD e ASL (Arterial Spin Labeling), sfruttando task respiratori (ipercapnia e iperossia) e modelli matematici che descrivono la complessa relazione tra metabolismo dell’ossigeno, segnale BOLD e flusso sanguigno cerebrale (CBF).

Il CBF è un biomarker diretto per la funzione cerebrovascolare e la salute neurovascolare; la correlazione tra CBF, attività neuronale locale e metabolismo, noto come accoppiamento neurovascolare, è, inoltre, un marker surrogato della funzione cerebrale.