大腦中神經(jīng)元與神經(jīng)元的連接構(gòu)成了復雜而又精密的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。解析神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與功能將有助于準確地理解大腦行使功能的機制及神經(jīng)精神疾病的發(fā)病機理。嗜神經(jīng)病毒示蹤技術(shù)與磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging,MRI）是解析神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的兩種重要方法。它們主要的優(yōu)勢分別是可實現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的精細解析與全腦尺度的活體觀察。通過將兩者聯(lián)合運用,各取所長,已產(chǎn)生了頗具優(yōu)勢的新方法,如光遺傳學功能磁共振成像（optogenetic functional MRI,ofMRI）以及化學遺傳學功能磁共振成像（chemogentic functional MRI,chemo-fMRI）等。在此基礎(chǔ)上,本論文從兩方面研究了嗜神經(jīng)病毒示蹤和磁共振成像聯(lián)用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解析方法,以期實現(xiàn)在活體水平更精確更特異地解析大腦網(wǎng)絡(luò)。一方面,通過結(jié)合MRI報告基因和工具病毒載體,本論文試圖利用MRI在活體水平觀察大腦神經(jīng)連接,從而擴展現(xiàn)有的通過離體熒光成像觀察結(jié)果的病毒標記方法。首先,我們構(gòu)建了攜帶MRI報告蛋白鐵蛋白（Ferritin）與綠色熒光蛋白（Enhanced Green Fluorescent Pr... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院武漢物理與數(shù)學研究所)湖北省

【文章頁數(shù)】：121 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．３動作電位發(fā)放時記錄的ＢＯＬＤ信號及街離子信號示意圖（引用于［６２］）??

中含有大量的質(zhì)子，室溫條件??下的也能產(chǎn)生足夠檢測的ＮＭＲ信號。熱平衡狀態(tài)下，大量質(zhì)子自旋磁矩產(chǎn)生的沿??外磁場方向的磁化強度常用宏觀磁化矢量Ｍ。（單位體積的磁化強度）表示。樣品??中沿外磁場方向排列的質(zhì)子密度稱為自旋密度，Ｍ。與自旋密度成正比［６４’?６５］。??頻率為Ｌａｍｏｒ頻率的射頻脈沖能激發(fā)磁場中進動的自旋發(fā)生核磁共振，并使??宏觀磁化矢量轉(zhuǎn)離Ｂ。方向（ｚ方向）。假設(shè)ＲＦ脈沖使縱向磁化矢量Ｍｚ翻轉(zhuǎn)９０度，??到達橫向平面（ｘ－ｙ平面），將得到幅度為吣的橫向磁化矢量Ｍｘｙ?（圖１．４）。ＲＦ脈??沖停止后，平面以Ｌａｍｏｒ頻率繞Ｂｎ方向自由進動，切割垂直于ｘ－ｙ平??面的接收線圈，并在線圈中感應(yīng)出隨時間變化的感生電動勢，這就是ＮＭＲ中獲得??的信號，此信號大小與吣的關(guān)系為：??ｓｉｇｎａｌ?〇ｃ?Ｍｚｏｊ〇?ｃｏｓ?ｃｏ〇ｔ?．．．?（１．３）??ｚ?Ｚ??Ｂ〇?“??、?ＲＦ??．．－為??Ｘ’?Ｘ’??圖１．４施加９０°射頻脈沖后，乩被翻轉(zhuǎn)成匙（修改自Ｂ５］）??Ｆｉｇｕｒｅ?１．?４?Ａｆｔｅｒ?ａｐｐｌｙｉｎｇ?ａ?９０°?ＲＦ?ｐｕｌｓｅ，?Ｍｚ?ｉｓ?ｆｌｉｐｐｅｄ?ｔｏ?Ｍｘｙ??事實上，ＲＦ脈沖停止后，還有一個重要的因素會影響磁化矢量的大小，進而??影響信號強度，這個因素就是弛豫。弛豫是偏離平衡態(tài)的宏觀磁化矢量恢復到平??衡態(tài)的過程，它分為縱向弛豫和橫向弛豫。縱向弛豫產(chǎn)生于自旋與臨近原子的相??互作用，故又稱為自旋－晶格她豫，它表示縱向磁化矢量從某個值Ｍｚ向它的最大??值也就是平衡值Ｍ。增長的過程，用時間１＼表示增長的速率，稱之為縱向弛豫時??１４??

?第１章緒論???間（圖１．５Ａ）。橫向弛豫是由局部進動頻率不同造成的自旋相位的發(fā)散，故又稱??為自旋－自旋弛豫，它描述的是橫向磁化矢量Ｍｘｙ向它的最小值零衰減的過程，用??橫向弛豫時間Ｔ２表征其速率（圖１．５Ｂ）。??Ａ?Ｍｚ＝Ｍ０（ｌ?－ｅ－，／ＴＩ）?Ｂ?Ｍ、ｖ?＝?Ｍ０１?１２??＾０??ｊ??Ｍｚ?＾??Ｉ?６３％Ｍ０??ｖ?１?Ｌｉｚ???Ｔ１?ＴＩＭＥ?１２?ＴＩＭＥ??圖１．５?Ｔ：恢復曲線及１衰減曲線??Ｍｚ?＝?Ｍ〇（ｌ?－?ｅ－＾）；?＝?Ｍｏｅ－＾??Ｆｉｇｕｒｅ?１．?５?Ｇｒａｐｈｉｃａｌ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?Ｔｉ?ａｎｄ?Ｔ２?ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ?ｃｕｒｖｅｓ??ｈｔｔｐ：／／ｍｒｉｑｕｅｓｔｉｏｎｓ．?ｃｏｍ／ｂｌｏｃｈ－ｅｑｕａｔｉｏｎｓ．?ｈｔｍｌ？ｔｄｓｏｕｒｃｅｔａｇ＝ｓ＿ｐｃｔｉｍ＿ａｉｏｍｓｇ??Ｌ、Ｌ與自旋密度是物體或組織的特征屬性，也是ＭＲＩ技術(shù)中的重要參數(shù)。??在實際情況中，由于外磁場不可能完全均一，以及樣品不同組分具有不同的磁化??率，因而不同位置的質(zhì)子受到的磁場強度會略有不同，從而導致它們以不同的頻??率進動。這與Ｔ２弛豫一樣能造成自旋失相位，引起信號的衰減。我們將同時受自??旋－自旋她豫、外磁場不均勻性以及樣品磁化率不均一三種因素影響的信號衰減??稱為Ｔ／衰減，Ｔ／總是小于％，即Ｔ／衰減比Ｔ２衰減更快［６４］（圖１．６）。??Ｍ，ｖ?［Ｖ??、、?Ｔ２?妓減??３７％?－Ｖ－???｜?＾一－Ｔ２＊?袞減???｜?？?Ｉ－?－???Ｔ２＊?Ｔ２??圖１．６?Ｔ２＆Ｔ／衰減曲線（

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3102166