脑血管疾病患者的血氧水平依赖性功能磁共振成像研究在很大程度上忽略了与脑血流异常，血管反应性和神经血管耦合相关的混淆。研究人员研究了烟雾病的血氧水平依赖性功能磁共振成像活化和脑血管反应性。为了表征远程血管需求对血氧水平依赖性功能磁共振成像测量的影响，研究人员通过操纵参与者执行的实验任务来改变所涉及的血管区域。使用血氧水平依赖性脑血管反应性鉴定受疾病影响的血管区域。来自两名患者的血管前和术后血管造影和四项对照的初步证据表明，受影响的大脑区域的神经血管耦合可以通过未受影响区域中与任务相关的血管需求来调节。在一项研究的患者中，研究人员观察到手术后脑血管反应性改善的脑区域表现出神经血管耦合正常化，即神经血管耦合受任务相关血管需求调节的程度降低。研究人员提出，烟雾病患者的任务依赖性神经血管耦合的变化可能与血管窃取有关。血氧水平依赖功能磁共振成像已成为绘制人脑功能的主要工具，因为它是一种安全且灵敏的检测脑激活的技术。然而，由于血氧水平依赖性信号反映了伴随大脑激活的血液动力学和代谢变化之间的平衡，而不是神经活动本身，血氧水平依赖性信号的解释并不总是直截了当。对于脑血流动力学受损的疾病尤其如此。尽管如此，患有脑血管疾病的患者已经用血氧水平依赖性功能磁共振成像进行了广泛研究，例如，在缺血事件后跟踪重组和脑功能的恢复。虽然这些研究经常表明患者和对照之间的差异，并且可能在实用上有用，但不能明确推断出血氧水平依赖性差异的起源。这限制了血氧水平依赖性用于理解与疾病，治疗和恢复相关的神经可塑性的潜在应用。
　　 脑血管反应性的大胆测量正在成为表征脑血管疾病病理学的潜在工具。已经提出血管窃取在低灌注区域中出现，其中血管长期扩张。这种慢性扩张被认为是低灌注继发的补偿机制，但是受影响的区域无法对进一步增加的灌注需求做出反应，导致负血氧水平依赖性反应。在这项研究中，研究人员将病理性血管窃取的概念扩展到基于任务的功能磁共振成像。研究人员评估了脑血管反应性受损区域的任务相关血流动力学反应是否会受到其他大脑区域血管需求的影响。类似于全球血管扩张剂如何导致有利于未受影响区域的血流重新分布，与未受影响区域中的大脑活动相关的血流重新分布可能对受影响区域的大脑活动的血液动力学响应产生影响。在具有相对适度的血管需求的基于任务的功能磁共振成像的背景下，这种现象可能对设计和解释脑血管疾病患者的功能磁共振成像研究具有重要意义。
　　 研究人员提供了来自两名烟雾病患者，造血前和血管形成后手术的初步证据，以及四个对照，证明在受影响的前部区域，神经血管解偶联可能来自未受影响的后脑区域中与任务相关的血管需求增加。参与者执行了针对受影响的前部区域的单独运动任务，以及组合的视觉运动任务。联合任务旨在引起初级感觉运动皮层中与运动任务相同的神经活动，但在未受影响的后脑区域中血管需求增加。该实验设计允许研究人员将感觉运动皮层中的分开和组合任务之间的血氧水平依赖性响应差异归因于神经血管耦合差异，而不是基础神经活动的差异。来自两名患有烟雾病和四名对照的患者的初步数据显示，在具有异常脑血管反应性的区域中与任务相关的功能磁共振成像活化依赖于该任务的总血管需求。在与局部和远程血管需求相关的组合视觉-运动任务期间，受烟雾病影响的区域中的任务相关的血氧水平依赖性响应减少或不存在，但是在仅与局部血管需求相关联的单独运动任务中相对正常。研究人员观察到在旁路手术后脑血管反应性和任务相关的功能磁共振成像活化均恢复。血运重建手术后感觉运动区域的脑血管反应性降低，并且这些区域中的任务相关激活也大大减少。这些与血运重建手术相关的观察结果提供了这种效应的血液动力学起源的额外证据。
　　 鉴于患者在单独和组合条件下同样良好地执行运动任务，在组合任务期间受影响的主要感觉运动皮层中的功能磁共振成像激活减少不太可能反映神经活动的差异。尽管在组合任务期间可能由于神经血管耦合变化以外的因素而产生更大的侧向性，但在研究人员的设计环境中很难确定合理的替代方案。在研究人员的实验的时间尺度上不太可能发生神经可塑性和/或功能重组。同样，研究人员的研究结果证明了神经血管耦合变化对脑血管疾病患者和对照组的比较的影响，以及这些患者的纵向研究。研究人员的研究结果也对解释脑血管反应性结果有影响。通常认为阴性血氧水平依赖性脑血管反应性反映血管窃取。虽然有人提出这表明血管处于最大扩张的慢性状态并且不能对血管扩张剂起反应，但研究人员的研究结果表明，负脑血管反应性区域仍能表现出血氧水平依赖性信号增加。在某些条件下与任务相关的需求，表明持续存在一些血管扩张控制。这一发现缓和了先前的推测，即脑血管反应性阴性区域患有慢性神经血管解偶联并强调了评估脑血管健康的复杂性。在典型的脑血管反应性实验中，区域脑血管反应性值取决于局部脉管系统的响应能力，以及其他血管区域之间的流动再分配。因此，区域脑血管反应性值不仅仅反映了局部脉管系统对神经活动的反应能力，而是反映了对全球刺激的局部净响应。大脑功能的参数测试，例如任务电池或分级血管扩张挑战，可能有助于理解患者的全部血管反应。