يستهلك المخ كمية هائلة من الطاقة ويحتاج إلى إمداد مستمر من الأكسجين للحفاظ على نشاطه، فالمخ مجهز بشبكة من الأوعية الدموية الدقيقة التي تنقل جزيئات الأكسجين إلى خلايا الدماغ، ومعدل الأيض الدماغي لاستهلاك الأكسجين الذي يشير إلى مقدار الطاقة التي يستهلكها الدماغ في وقت معين، هو مؤشر رئيسي لنشاط الدماغ.
يعد القياس الكمي المباشر لـ CMRO 2 هدفًا مهمًا في علم الأعصاب حيث يعد CMRO 2 مقياسًا قيمًا لأمراض الأنسجة في ظروف الحالة المستقرة، مثل تلك المرتبطة بالسرطان وتلف الدماغ الرضحي والسكتة الدماغية، علاوة على ذلك، يمكن للقياس الديناميكي أثناء نشاط الخلايا العصبية أن يكشف عن عمليات التمثيل الغذائي الكامنة وراء الاستجابات الوظيفية للدماغ.
وعلى الرغم من أن بعض الأساليب الحالية تتيح القياس الكمي لـ CMRO 2 فإنها لا توفر معلومات حول التوقيت النسبي للأحداث الأيضية والاستجابات الوعائية.
وللحصول على صورة أوضح لـ CMRO 2 أثناء نشاط الدماغ ، طور باحثون من جامعة بنسلفانيا تقنية بصرية جديدة، ونشرت في مجلة Neurophotonics وتستخدم هذه التقنية نوعين من المجسات الفسفورية الجزيئية مع تطبيق موضح للرصد في الوقت الحقيقي لـ CMRO 2 بالتزامن مع تدفق الدم الدماغي (CBF) في نموذج حيواني قبل السريري.
ومعظم الأساليب الحالية للتتبع الديناميكي لـ CMRO 2 تعتمد على قياسات تشبع الهيموجلوبين بالأكسجين و CBF بحيث تصبح ديناميكيات CMRO 2 مرتبطة بطبيعتها بديناميات، CBF أرادوا تطوير طريقة خالية من هذا القيد، وهذا ما أكده الباحث الرئيسي للدراسة الدكتور سيرجي أ.فينوجرادوف .
وتقوم التقنية بالتحقيق المباشر في تدرج الأكسجين في الدماغ، ويعتمد تدرج الأكسجين على الاختلاف بين تركيزات الأكسجين داخل الأوعية الدموية في الدماغ (داخل الأوعية الدموية) وفي المنطقة المجاورة مباشرة لخلايا الدماغ (خارج الأوعية الدموية). عندما تصبح خلايا الدماغ أكثر نشاطًا في التمثيل الغذائي، فإنها تستهلك المزيد من الأكسجين، مما يجعل هذا التدرج أكثر حدة. وبالتالي، فإن هذا التدرج يحمل معلومات حول كمية الأكسجين التي يتم استهلاكها ويمكن استخدامه لتحديد CMRO 2
توفر القياسات فرصة فريدة لمقارنة استجابة أربعة معلمات، CBF و piO2 ، و peO2 ، و CMRO2 ، وبالتالي الكشف عن معلومات مهمة من الناحية الفسيولوجية حول حجم الاستجابة وديناميكياتها التي لا يمكن الحصول عليها بالطرق الأخرى.