【摘要】：自發(fā)的低頻血液動力學(xué)信號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力學(xué)信號的RSFC (hemodynamic RSFC, hRSFC)已經(jīng)被廣泛用來研究疾病。但是,目前對于這些自發(fā)血液動力學(xué)信號的潛在神經(jīng)機(jī)制還不是很清楚。并且,大腦意識狀態(tài)對RSFC的影響還需要進(jìn)一步的研究。另外,hRSFC通過神經(jīng)血管耦合機(jī)制來反映基于神經(jīng)信號的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。 為了回答上述問題,我們以小鼠為實(shí)驗對象,利用光學(xué)成像的方法測量了小鼠基于血液動力學(xué)信號的hRSFC和基于神經(jīng)信號的nRSFC。其中,hRSFC是用光學(xué)內(nèi)源信號(Optical intrinsic signal, OIS)成像進(jìn)行測量, nRSFC是用電壓敏感染料(Voltage sensitive dye, VSD)成像進(jìn)行測量。 本論文的主要研究內(nèi)容如下： (1)通過對基于血液動力學(xué)信號的hRSFC和基于神經(jīng)信號的nRSFC進(jìn)行比較,研究自發(fā)血液動力學(xué)信號的潛在神經(jīng)機(jī)制。我們發(fā)現(xiàn),用0.1-4Hz的VSD信號得到的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(5-40Hz)得到的nRSFC一般只存在種子點(diǎn)附近,這說明慢皮層電勢(即0.1-4Hz的神經(jīng)信號)與自發(fā)血液動力學(xué)信號是緊密相關(guān)的,而高頻神經(jīng)信號對hRSFC基本沒有貢獻(xiàn)。進(jìn)一步的比較可以發(fā)現(xiàn),基于慢皮層電勢的nRSFC的相關(guān)強(qiáng)度、對稱性要顯著小于基于血液動力學(xué)信號的hRSFC,這說明nRSFC和hRSFC存在一定的差異。 (2)通過增加麻醉深度來研究大腦意識狀態(tài)對基于慢皮層電勢的nRSFC和基于血液動力學(xué)信號的hRSFC的影響。我們發(fā)現(xiàn),隨著麻醉深度的增加,nRSFC和hRSFC都會減小,說明大腦意識狀態(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的空問模式變得發(fā)散,這說明nRSFC能夠更準(zhǔn)確地對功能連接的區(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的nRSFC和基于血液動力學(xué)信號的hRSFC。實(shí)驗中,在小鼠單側(cè)皮層上誘發(fā)CSD來產(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個小時內(nèi),不管是用VSD成像還是用OIS成像進(jìn)行評價,小鼠雙側(cè)感覺皮層之間的相關(guān)性、雙側(cè)視覺皮層之間的相關(guān)性都會顯著減小,但是用OIS成像進(jìn)行評價時,雙側(cè)感覺皮層之間相關(guān)性減小的更明顯；CSD同側(cè)感覺皮層和視覺皮層之間的相關(guān)性、CSD對側(cè)感覺皮層和視覺皮層之間的相關(guān)性都顯著增加,但是用OIS成像進(jìn)行評價時,CSD對側(cè)感覺皮層和視覺皮層之間相關(guān)性增加的更明顯。這說明,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成像計算得到的空間相關(guān)性顯著小于利用VSD成像計算得到的空間相關(guān)性,說明在神經(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力學(xué)信號的hRSFC和基于慢皮層電勢的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,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)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：R338

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：2572822