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一种用于自由活动动物功能成像的微型多对比度显微镜
摘要： 神经血管耦合、脑血管重塑及血流动力学变化对大脑功能至关重要，且在脑肿瘤等神经病理状态下会发生失调。要在自由活动动物中研究这些现象，需要配备多种光学对比机制的便携式显微镜。为此，我们研发了一款微型显微镜，其包含：用于成像神经活动（如GCaMP）或荧光癌细胞（如9L-GFP）的荧光（FL）通道；用于监测血红蛋白吸收（即脑血容量）的内源性光学信号（IOS）通道；以及用于观测血流灌注（即脑血流量）的激光散斑对比（LSC）通道。经过全面验证后，我们通过未麻醉小鼠脑实验展示了该显微镜的功能：(i) 听觉刺激后神经血管变化的多模态成像；(ii) 大范围音调拓扑图绘制；(iii) 麻醉苏醒期的脑电同步成像；(iv) 脑肿瘤生命周期中的微血管连接图谱构建。这款经济实用、灵活便捷的即插即用显微镜，开创了自由活动动物功能成像的新纪元。
关键词： 自由活动动物、多模态成像、神经血管耦合、微型显微镜、功能成像
更新于2025-09-23 15:23:52
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《行为神经科学手册》体内神经可塑性技术卷28 || 突触可塑性的功能磁共振成像
摘要： 功能性磁共振成像（fMRI）利用MRI技术间接测量神经元活动。最常见的fMRI形式采用血氧水平依赖（BOLD）对比度，其原理基于大脑通过局部调节血流和血容量来满足神经元激活时增加的能量需求。局部神经活动增强与脑血流量（CBF）变化之间的关系被称为神经血管耦合（或功能性充血）。尽管确切的分子机制尚不明确且其在不同脑区的同质性存在争议，但BOLD信号与同步记录的电生理指标之间的相关性已得到充分证实。功能性磁共振成像可实现空间分辨率低至数百微米、时间分辨率达秒级的脑区激活成像。
关键词： 海马体、BOLD对比度、突触可塑性、神经血管耦合、功能性磁共振成像
更新于2025-09-23 15:21:21
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[IEEE 2019年第21届中东电力系统国际会议(MEPCON) - 埃及开罗 (2019.12.17-2019.12.19)] 2019年第21届中东电力系统国际会议(MEPCON) - 单级三相并网光伏系统应用扰动观察法最大功率点跟踪的实验实现
摘要： 本文介绍了一种用于神经血管耦合（NVC）的即时检测设备，该设备通过同步记录阳极经颅直流电刺激（tDCS）期间的脑电图（EEG）和近红外光谱（NIRS）实现。阳极tDCS调节皮层神经活动引发的血流动力学反应可用于识别受损的脑微血管功能。脑微血管功能障碍可能导致脑血管反应性（CVR）受损，其中严重降低的CVR预示着短暂性脑缺血发作和对侧中风的风险。研究通过EEG与NIRS联合成像技术分析了阳极tDCS引发的神经与血流动力学响应——NIRS提供组织氧合血红蛋白（HbO2）与脱氧血红蛋白（Hb）浓度变化的光学测量，EEG捕捉潜在神经元电流发生器的改变。随后提出评估阳极tDCS刺激位点NVC的互相关分析方法。 健康受试者与中风幸存者的可行性研究表明，0.526 A/m2阳极tDCS可引发EEG与NIRS的可检测响应变化。NIRS系统在15名健康受试者台架测试中显示：阳极tDCS开启与关闭状态下信噪比（SNR）存在显著差异（p<0.01），开启状态平均SNR为42.33±1.33 dB，关闭状态为40.67±1.23 dB。针对14名中风幸存者的临床研究发现，病变半球（循环功能受损）对阳极tDCS的HbO2响应变化显著小于非病变侧（p<0.01）。健康受试者EEG研究显示阳极tDCS后个体α频率（8-13 Hz）周边出现显著降低（p<0.05）。4名中风幸存者的EEG-NIRS联合成像显示阳极tDCS启动后非病变半球θ波段（4-8 Hz）EEG活动立即增强?；ハ喙睾治霰砻餮艏玹DCS期间仅非病变半球存在显著负相关性（95%置信区间），其中一名白质病变中风幸存者在0.5-11.25 Hz频段内经对数转换的EEG平均功率滞后于HbO2响应。研究结论认为阳极tDCS可通过NVC扰动局部神经血管活动，该效应可用于评估区域NVC功能，但需进一步临床验证。
关键词： 希尔伯特-黄变换、脑电图、神经血管耦合、小血管疾病、中风、近红外光谱技术、经颅直流电刺激
更新于2025-09-23 15:19:57
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通道视紫红质-2聚焦光激活的体内神经血管反应
摘要： 光遗传学在神经科学领域的应用之所以快速增长，主要得益于两大优势：通过基因操作实现高度特异性的细胞靶向；以及借助光刺激的时间调制对神经元活动进行精准的时序控制。但目前尚未有研究阐明最常用的两种刺激模式——弥散式（即同步式）与聚焦式（即异步式）刺激之间的差异。此外，由于我们对细胞和网络层面对光激活反应的认识尚不完整，光遗传学的潜力尚未得到充分发挥。本研究通过检测Thy1-ChR2小鼠在丘脑皮层投射区接受通道视紫红质聚焦/弥散光刺激时的神经元和脑血管反应，填补了这些认知空白。我们对比了470纳米光纤照明（弥散式）与458纳米光栅扫描（聚焦式）的刺激效果，通过颅内局部场电位（LFP）评估脑电生理活动，并采用双光子荧光显微镜测量皮质穿通血管中红细胞流速（vRBC）。结果显示：聚焦式光刺激产生的LFP反应幅度显著更大（约40%，p=0.05），脑血管反应强度达到弥散式的两倍（p=0.002）——具体表现为聚焦式LFP振幅1.64±0.84mV且vRBC提升75±48%，而弥散式LFP振幅1.14±0.75mV且vRBC提升35±23%。与弥散式刺激相比，聚焦式光刺激使脑血管反应产生率提高约65%（聚焦式73±10% vs 弥散式42±29%），并使脑血管反应的信噪比翻倍（聚焦式20.9±14.7 vs 弥散式10.4±1.4）。这些数据揭示了聚焦式光遗传学光激活的重要优势：该技术可便捷整合至单/双光子荧光显微镜平台，为评估神经元兴奋性和脑血管反应性提供新途径，从而为光遗传学在中枢神经系统疾病临床前模型中的广泛应用奠定基础。
关键词： Thy1-ChR2、神经血管耦合、光遗传学、双光子荧光显微镜
更新于2025-09-23 02:17:02
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正常眼压性青光眼患者与健康个体激光散斑血流图的神经血管耦合比较
摘要： 背景 本试点研究旨在通过激光散斑血流成像技术（LSFG）探究正常眼压性青光眼（NTG）高加索患者与健康受试者（HS）之间的神经血管耦合差异。方法 采用LSFG测量视盘血流，在持续四分钟闪烁光刺激期间分析全视盘（MA）、大视网膜血管（MV）及微血管（MT）的平均模糊率。结果 纳入12例确诊NTG的高加索患者（12眼）及12例年龄性别匹配的健康个体（12眼）。观察期间两组受试者的MA、MV和MT均显著升高，且组间无差异。结论 NTG患者可检测到神经血管耦合反应。闪烁光刺激引发的青光眼患者与健康受试者眼部血流增幅相当。
关键词： 闪烁、激光散斑血流成像、眼灌注、正常眼压性青光眼、神经血管耦合
更新于2025-09-19 17:13:59
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清醒与麻醉状态下动物对可卡因的血流动力学和神经元反应存在差异：光学脑成像研究
摘要： 可卡因是一种具有复杂药理作用的高成瘾性药物。大多数研究可卡因对大脑影响的临床前成像实验均在麻醉状态下进行，这会干扰研究结果。为解决这一问题，我们采用光学成像技术对比了清醒与麻醉状态下可卡因的作用差异。为此，我们定制了适配多波长光谱及激光散斑光学成像系统的空气悬浮移动笼，并在小鼠体感皮层上方植入多层颅窗。结果显示：清醒状态与异氟烷麻醉状态下（基线期及可卡因给药后）的神经元活动与血流动力学存在显著差异。具体表现为：1）基线期异氟烷会引起脑血管扩张、脑血流量增加，并抑制神经元钙离子（Ca2+）活性；2）急性可卡因注射（1 mg/kg静脉给药）会导致麻醉状态下（而非清醒状态）血管（动脉与静脉）收缩、脑血流量及氧合血红蛋白减少；3）麻醉状态下（而非清醒状态）可卡因会增加神经元内平均钙离子蓄积；4）清醒状态下急性可卡因会增强神经元活动（提高钙离子瞬变频率）并提升神经元同步性。我们还证实清醒状态下可卡因同样会破坏神经血管耦合。这些发现表明，可卡因对血管和神经元的反应均受异氟烷麻醉影响，这凸显了在研究可卡因或其他药物对大脑作用时采用清醒动物成像的重要性。
关键词： 氧合血红蛋白、神经元[Ca2+]i活性、成瘾、神经血管耦合、GCaMP6f、脑血流量、神经元同步化、血管收缩、异氟烷
更新于2025-09-10 09:29:36