大鼠皮層擴(kuò)散性抑制時空動態(tài)過程的光學(xué)成像研究.pdf

1、皮層擴(kuò)散性抑制是一種重要的神經(jīng)生理學(xué)現(xiàn)象，聯(lián)系于偏頭痛、腦缺血和癲癇等神經(jīng)性疾病。目前，尚不清楚其產(chǎn)生、傳播以及神經(jīng)病理學(xué)機(jī)制。描述皮層擴(kuò)散性抑制的時空動態(tài)特征，將有助于理解其本質(zhì)。電生理記錄、組織分析化學(xué)、核磁共振成像等技術(shù)往往存在損傷性或是時間、空間分辨率不夠高。內(nèi)源信號光學(xué)成像具有數(shù)十毫秒的時間分辨和數(shù)十微米的空間分辨能力，能連續(xù)觀測較大范圍皮層區(qū)域，適合研究皮層擴(kuò)散性抑制的時空動態(tài)發(fā)展過程。 本論文采用血容敏感的550

2、nm波長內(nèi)源信號光學(xué)成像，分別比較了KCl和針刺誘導(dǎo)、大腦正常供血和缺血條件下大鼠皮層擴(kuò)散性抑制的的時空動態(tài)特征。結(jié)果表明多次連續(xù)皮層擴(kuò)散性抑制存在時間變異，而腦缺血會造成其空間變異；對傳統(tǒng)觀念認(rèn)為皮層擴(kuò)散性抑制是一個“全或無”過程的認(rèn)識是一種重要補(bǔ)充和修正。主要研究內(nèi)容和研究結(jié)果如下： 1）聯(lián)合內(nèi)源信號光學(xué)成像和電生理記錄研究皮層擴(kuò)散性抑制中光電信號的量化關(guān)系。鄰近于電極的光信號與直流電位信號有強(qiáng)烈的耦合關(guān)系：光信號的前兩相從

3、時間上同步于直流電位翻轉(zhuǎn)；光信號第三相反映局部腦血容變化，其滯后于直流電位翻轉(zhuǎn)約40 s，其幅值與直流電位幅值存在顯著的線性依賴關(guān)系（R=0.96）。結(jié)果表明皮層擴(kuò)散性抑制過程中的神經(jīng)血管耦合關(guān)系，為內(nèi)源信號光學(xué)成像檢測皮層擴(kuò)散性抑制提供了依據(jù)。 2）采用內(nèi)源信號光學(xué)成像首次對大鼠雙側(cè)頂葉皮層同時進(jìn)行成像，建立自體對照模型；實現(xiàn)對光信號記錄的量化評價，本文光學(xué)成像記錄皮層擴(kuò)散性抑制的信噪比超過了10。光信號顯示大鼠左、右兩側(cè)大腦

4、皮層擴(kuò)散性抑制具有單側(cè)性、對稱性和獨立性；針刺和KCl誘導(dǎo)產(chǎn)生的單次皮層擴(kuò)散性抑制的光信號并無明顯特征區(qū)別；光信號的四種時相變化依次為降低，升高，降低，升高。結(jié)果支持皮層擴(kuò)散性抑制的鉀離子容積傳導(dǎo)理論。 3）采用內(nèi)源信號光學(xué)成像觀測KCl或是針刺誘導(dǎo)產(chǎn)生的一系列皮層擴(kuò)散性抑制。除了首次皮層擴(kuò)散性抑制在整個觀察皮層總是完整傳播外，后續(xù)皮層擴(kuò)散性抑制在靠近大腦中線的皮層區(qū)域有時會停止傳播。數(shù)據(jù)顯示，不論KCl還是針刺，誘導(dǎo)產(chǎn)生皮層擴(kuò)

5、散性抑制的時間間隔小于或等于4分鐘，就會產(chǎn)生不完全傳播現(xiàn)象。首次揭示了時間間隔對時間變異擴(kuò)散性抑制空間傳播模式的影響。 4）在大腦中動脈栓塞制備大鼠局灶性腦缺血模型上，借助內(nèi)源信號光學(xué)成像觀察到一系列自發(fā)皮層擴(kuò)散性抑制。自發(fā)皮層擴(kuò)散性抑制光信號表現(xiàn)出三種明顯的空間區(qū)域差異：光強(qiáng)無明顯變化、光強(qiáng)升高、光強(qiáng)降低；對應(yīng)于缺血皮層的不同異質(zhì)成分：梗死區(qū)域、半暗帶和正常腦組織。而且，隨著自發(fā)皮層擴(kuò)散性抑制的產(chǎn)生，其源點也在不斷遷移，有向中