【摘要】：自發(fā)的低頻血液動(dòng)力學(xué)信號(hào)可以反映大腦靜息態(tài)功能連接(Rest-state functional connectivity, RSFC),并且這種基于血液動(dòng)力學(xué)信號(hào)的RSFC (hemodynamic RSFC, hRSFC)已經(jīng)被廣泛用來(lái)研究疾病。但是,目前對(duì)于這些自發(fā)血液動(dòng)力學(xué)信號(hào)的潛在神經(jīng)機(jī)制還不是很清楚。并且,大腦意識(shí)狀態(tài)對(duì)RSFC的影響還需要進(jìn)一步的研究。另外,hRSFC通過(guò)神經(jīng)血管耦合機(jī)制來(lái)反映基于神經(jīng)信號(hào)的RSFC (neural RSFC, nRSFC),而在神經(jīng)血管不耦合情況下,hRSFC是否還可以反映nRSFC也需要進(jìn)一步研究。 皮層擴(kuò)散性抑制(Cortical spreading depression, CSD)是一種重要的病理模型,在很多疾病的發(fā)生中都起到了一定的作用,比如偏頭痛、中風(fēng)等。CSD只在單側(cè)皮層傳播,所以先前的研究只考慮了CSD對(duì)單側(cè)皮層的影響,但是,CSD是否影響大腦雙側(cè)皮層之間的RSFC是不清楚的。并且,由于CSD會(huì)導(dǎo)致皮層上出現(xiàn)神經(jīng)血管不耦合的現(xiàn)象,在誘發(fā)CSD之后比較hRSFC和nRSFC,將有利于理解在神經(jīng)血管不耦合條件下hRSFC是否還可以反映nRSFC。 為了回答上述問(wèn)題,我們以小鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,利用光學(xué)成像的方法測(cè)量了小鼠基于血液動(dòng)力學(xué)信號(hào)的hRSFC和基于神經(jīng)信號(hào)的nRSFC。其中,hRSFC是用光學(xué)內(nèi)源信號(hào)(Optical intrinsic signal, OIS)成像進(jìn)行測(cè)量, nRSFC是用電壓敏感染料(Voltage sensitive dye, VSD)成像進(jìn)行測(cè)量。 本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下： (1)通過(guò)對(duì)基于血液動(dòng)力學(xué)信號(hào)的hRSFC和基于神經(jīng)信號(hào)的nRSFC進(jìn)行比較,研究自發(fā)血液動(dòng)力學(xué)信號(hào)的潛在神經(jīng)機(jī)制。我們發(fā)現(xiàn),用0.1-4Hz的VSD信號(hào)得到的nRSFC和用OIS成像得到的hRSFC具有最相似的空間模式,而用其它高頻VSD信號(hào)(5-40Hz)得到的nRSFC一般只存在種子點(diǎn)附近,這說(shuō)明慢皮層電勢(shì)(即0.1-4Hz的神經(jīng)信號(hào))與自發(fā)血液動(dòng)力學(xué)信號(hào)是緊密相關(guān)的,而高頻神經(jīng)信號(hào)對(duì)hRSFC基本沒(méi)有貢獻(xiàn)。進(jìn)一步的比較可以發(fā)現(xiàn),基于慢皮層電勢(shì)的nRSFC的相關(guān)強(qiáng)度、對(duì)稱(chēng)性要顯著小于基于血液動(dòng)力學(xué)信號(hào)的hRSFC,這說(shuō)明nRSFC和hRSFC存在一定的差異。 (2)通過(guò)增加麻醉深度來(lái)研究大腦意識(shí)狀態(tài)對(duì)基于慢皮層電勢(shì)的nRSFC和基于血液動(dòng)力學(xué)信號(hào)的hRSFC的影響。我們發(fā)現(xiàn),隨著麻醉深度的增加,nRSFC和hRSFC都會(huì)減小,說(shuō)明大腦意識(shí)狀態(tài)能夠影響靜息態(tài)的功能連接。并且,當(dāng)麻醉深度達(dá)到一定的水平(1.5%異氟烷),nRSFC依然定位在相應(yīng)的功能區(qū)域,而hRSFC的空問(wèn)模式變得發(fā)散,這說(shuō)明nRSFC能夠更準(zhǔn)確地對(duì)功能連接的區(qū)域進(jìn)行定位。 (3)在CSD引起的神經(jīng)血管不耦合情況下,比較基于慢皮層電勢(shì)的nRSFC和基于血液動(dòng)力學(xué)信號(hào)的hRSFC。實(shí)驗(yàn)中,在小鼠單側(cè)皮層上誘發(fā)CSD來(lái)產(chǎn)生神經(jīng)血管不耦合。我們發(fā)現(xiàn),在誘發(fā)CSD之后的1個(gè)小時(shí)內(nèi),不管是用VSD成像還是用OIS成像進(jìn)行評(píng)價(jià),小鼠雙側(cè)感覺(jué)皮層之間的相關(guān)性、雙側(cè)視覺(jué)皮層之間的相關(guān)性都會(huì)顯著減小,但是用OIS成像進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí),雙側(cè)感覺(jué)皮層之間相關(guān)性減小的更明顯；CSD同側(cè)感覺(jué)皮層和視覺(jué)皮層之間的相關(guān)性、CSD對(duì)側(cè)感覺(jué)皮層和視覺(jué)皮層之間的相關(guān)性都顯著增加,但是用OIS成像進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí),CSD對(duì)側(cè)感覺(jué)皮層和視覺(jué)皮層之間相關(guān)性增加的更明顯。這說(shuō)明,在神經(jīng)血管不耦合情況下,nRSFC改變的程度比hRSFC更小。另外,利用OIS成像計(jì)算得到的空間相關(guān)性顯著小于利用VSD成像計(jì)算得到的空間相關(guān)性,說(shuō)明在神經(jīng)血管不耦合情況下,nRSFC比hRSFC恢復(fù)的更快。上述結(jié)果表明,CSD改變了小鼠基于血液動(dòng)力學(xué)信號(hào)的hRSFC和基于慢皮層電勢(shì)的nRSFC,并且,在CSD引起的神經(jīng)血管不耦合條件下,hRSFC與nRSFC有相似的變化趨勢(shì),但是nRSFC改變的程度更小、恢復(fù)的更快。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：R338

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2572822