Nature新研究挑战临床医学传统认知

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在发表于5月25日《自然》杂志上的一篇论文中,南卡罗来纳州医科大学的研究人员报告称,发现在感官刺激过程中,并未精确“调整…

在发表于5月25日《自然》杂志上的一篇论文中,南卡罗来纳州医科大学的研究人员报告称,发现在感官刺激过程中,并未精确“调整”血流量增加以响应局部的神经活动,由此挑战了血管和局部神经反应紧密联系这一长期以来持有的观点。

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许多脑成像技术都是依赖于血流和血氧的变化,包括功能性磁共振成像技术,它们均假定血管改变反映了局部神经活动成比例的变化。

论文的资深作者、南卡罗来纳州医科大学神经科学系副教授PrakashKara博士说:“由于没有充足的血液可同时输送到大脑各处,提供支持神经活动所需最佳水平的氧气和葡萄糖,人们普遍认为大脑具有一个内置的自动调控机制随着神经活动的增强,增加进入一些区域的血流量。”

vnsr威尼斯城官网登入,但这种自动调控有多么的精确?通常在大约一毫米的分辨率下,fMRI信号代表了许多血管中平均的血流量。在动物模型中采用微米级分辨率的双光子成像,南卡罗来纳州医科大学研究小组同时研究了单个血管中的血流量及神经活动。

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在高级哺乳动物中,视觉皮层的神经元被组织成纵列,每个纵列专门响应一个特定的刺激方向。例如,响应“水平”刺激的神经元定位在一个纵列,响应“垂直”刺激的神经元定位在另一纵列。当一个纵列中专门的神经元响应水平刺激时,如果血管和神经反应是一致的,可以预期附近的血管将会做出反应,扩张自身并增加局部的血流量。

相反地是,Kara和同事们证实,尽管血流量确实随神经活动增加,它也可以响应不引起局部神经活动的某些感官刺激。

为了阐明这种“过剩扩张”和由此导致的血流量增加,Kara和同事们提出了一种假设。Kara说:“局部、选择性神经活动触发的血管扩张没有保持完全的局域化。从大脑深部的血管开始,这种扩展沿着血管壁传播到了表面血管处,然后向下持续传播至进入邻近纵列的其他血管。”

似乎血流和局部神经活动并没有紧密地关联,因此诸如fMRI一类的血液动力学成像技术或许仅“含糊”代表了潜在的神经活动。

关于fMRI消息则喜忧掺半。好消息是,最强的血管反应匹配附近最强的神经活动,表明fMRI可告诉我们关于大脑某区域总体功能的许多信息。坏消息则是,fMRI永远无法精确绘制神经回路。

Kara谨慎表示,要需要开展更多的研究工作,尤其是要探究“剩余扩展”这一原理的普遍性和响应其他形式感官刺激的血流量。“在利用极高分辨率成像解开神经血管偶联空间精度方面,我们的研究小组还只是迈出了第一步,但却是非常重要的一步,”Kara说。

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