根据神经血管耦合的机制,利用自发血液动力学信号得到的静息态功能连接已经被广泛用来研究大脑中的功能网络。但是,对于自发血液动力学信号的神经基础,尤其是高分辨的基于神经信号的静息态功能连接,以及大脑意识对静息态功能连接的影响,目前尚未见有报道。
武汉光电国家实验室(筹)Britton Chance生物医学光子学研究中心李鹏程教授与博士生黎冰等人利用电压敏感染料成像的方法测量了小鼠基于神经信号的静息态功能连接。结果表明,用0.1~4 Hz的神经信号(慢皮层电势)得到的静息态功能连接与用自发血液动力学信号得到的功能连接最相似,表明慢皮层电势与自发的血液动力学信号紧密相连。通过增加麻醉深度来减小大脑的意识程度,基于慢皮层电势的静息态功能连接还存在,而基于自发血液动力学信号的功能连接变得离散。这些结果表明,慢皮层电势是自发血液动力学信号的神经基础,并且可以更准确地对功能连接的区域进行定位。
这项工作于2014年5月份发表在NeuroImage上 (vol. 91, Issue 1, pp. 162-168, 2014)。该研究得到了国家“863计划”(Grant No. 2012AA011602),国家自然科学基金委创新研究群体项目(Grant No.61121004)和国家自然科学基金 (Grant Nos. 30970964, 30800339) 的资助。
图. 在0.5%的异氟烷麻醉下平均的基于血液动力学信号和基于不同频段神经信号的RSFC。
种子点分别选在右侧的运动皮层(A)、感觉皮层(B)和视觉皮层(C)。图中黑色的圈代表种子点。与更高频率(theta,alpha,beta和gamma)的神经信号相比,由慢皮层电势(delta,0.1~4 Hz)得到的nRSFC的空间模式与由自发血液动力学信号得到的hRSFC的空间模式最为相似。图显示的是Fisher z转换后的结果。图中方向:A代表前,R代表右。尺度条代表1 mm。