大鼠桶狀皮層神經(jīng)血管耦合機制研究.pdf

1、本文以大鼠桶狀皮層為研究對象，基于內(nèi)源光學(xué)成像設(shè)備，研究了刺激調(diào)制下自發(fā)低頻振蕩（low-frequency oscillation，LFO）的時空特性。后以內(nèi)源光學(xué)成像、微電極陣列和激光多普勒血流儀相結(jié)合的方式，在桶狀皮層進(jìn)行神經(jīng)血管耦合機制的研究。這些研究工作為深入理解大腦運作機制，解釋神經(jīng)與血液活動的耦合關(guān)系提供理論支撐。本文的研究工作及貢獻(xiàn)概括如下：
　　胡須振動刺激對自發(fā) LFO的時空調(diào)制。本文使用內(nèi)源光學(xué)成像設(shè)備記錄S

2、D大鼠大腦內(nèi)源光學(xué)信號，觀察刺激前后脫氧血紅蛋白和血紅蛋白含量的LFO現(xiàn)象。在時間上，選取感興趣區(qū)域，發(fā)現(xiàn)大腦兩側(cè)皮層區(qū)域在刺激前后均出現(xiàn)了約0.1Hz頻率的自發(fā)振蕩。在空間上，使用傅里葉變換，分析LFO在空間上的幅值和相位分布，發(fā)現(xiàn)刺激后大腦兩側(cè)的相位分布趨于同步。而且在幅值分布圖上，刺激后靜脈中脫氧血紅蛋白的震蕩幅度明顯增強，與此同時，動脈及其周邊區(qū)域中血紅蛋白的震蕩幅度明顯增強。本文首次使用胡須振動刺激的方式探索LFO的時空特性，

3、我們推測LFO受到神經(jīng)活動與毛細(xì)血管網(wǎng)絡(luò)中血管活性物質(zhì)的影響。LFO在刺激后同步的原因十分復(fù)雜，可能與大腦的警惕性和全局決策有關(guān)，還需要從神經(jīng)活動的角度解釋其發(fā)生機制。同時，自發(fā)LFO在腦功能連接的研究與探索中有重要意義。
　　桶狀皮層神經(jīng)血管耦合關(guān)系的研究。本文首先采用內(nèi)源光學(xué)成像設(shè)備定位大鼠桶狀皮層，根據(jù)血管分布知識，計算激活區(qū)皮層、動脈和靜脈的響應(yīng)時間曲線。發(fā)現(xiàn)在綠光照射下，局部血容量在動脈和皮層中的變化基本相同，而在靜脈中

4、的響應(yīng)幅度小得多。在紅光照射下，脫氧血紅蛋白在動脈中的響應(yīng)速度最快、響應(yīng)幅度最小，在靜脈中的響應(yīng)速度最慢、響應(yīng)幅度最大。觀察紅光下脫氧血紅蛋白的空間響應(yīng)特點，我們發(fā)現(xiàn)始降信號和反彈信號的位置中心是不同的。接下來使用微電極陣列和激光多普勒血流儀，同步記錄神經(jīng)電活動和CBF信號，在機械刺激條件下研究大鼠桶狀皮層神經(jīng)血管耦合機制。分析不同頻率刺激下局部場電位（LFP）的響應(yīng)特點，發(fā)現(xiàn) LFP的響應(yīng)周期與刺激頻率高度相關(guān)。為了探索神經(jīng)血管耦合關(guān)