脑内源信号光学成像术:猫视皮质方位功能柱的活体显示

脑内源信号光学成像术是目前为止空间分辨率最高的一种活体脑成像技术 ,它为大范围皮质的功能构筑研究提供了有力工具。本文介绍了应用这一技术显示活体猫视皮质的方位功能柱的方法 。

猫高级视皮层21a区对视皮层17和18区方向选择性的反馈调制作用——基于脑内源信号光学成像的研究

猫和猴的视皮层存在着两条将视觉信息由低级视皮层向高级视皮层传递的并行的前馈信息处理通路,即形状信息处理通路(腹侧通路)和运动信息处理通路(背侧通路)。

基于内源信号的脑功能光学成像图像处理方法研究进展

基于内源信号的脑功能光学成像是一种新兴的脑成像技术,它因空间分辨率高、可长时间在体记录、结构简单等特点,可以有效地帮助研究人员探索大脑功能。由于基于内源信号的脑功能光学成像信号易受呼吸、心跳、血管周期性搏动等的影响,信噪比很低,研究适用于光学成像的图像处理方法成为了研究热点。本文对基于内源信号脑功能光学成像的图像处理方法的研究现状进行了综述。在介绍传统图像处理方法的基础上,主要对主成分分析、独立成分分析、局部相似度最小化、活动区域反应特征曲线及指示函数法等新的图像处理算法进行详细介绍,分析其不同的应用场合、优缺点及旨在解决的问题。这些新的处理方法可以在传统方法的基础上得到更好的图像处理效果。

光学成像观测大鼠局灶性脑缺血的动态过程

采用550nm内源信号光学成像(opticalintrinsicsignalimaging,OISI)监测左侧大脑中动脉栓塞(middlecerebralarteryocclusion,MCAO)局灶性脑缺血大鼠顶叶皮层.MCAO后4h内,观测到一系列自发扩散性抑制(spreadingdepression,SD)波(10.3±4.6)次.前2h内的SD波通常会侵袭整个左侧顶叶皮层,但光信号有明显的区域差异.后2h内的SD波局限于顶叶皮层中央区域,且传播面积逐次减少;旁侧区域光强基线逐步升高,4h时,反射光强升高(8.4±1.2)%.随后TTC染色证明上述旁侧区域已经梗死.实验表明光学成像为确定缺血半暗带并监测其动态发展提供了一种有效方法.

高时空分辨的脑功能光学成像研究进展

脑功能成像技术对深入分析脑的信息加工过程,揭示脑的高级功能至关重要,是目前国际研究热点,已经在神经科学研究和神经系统疾病的临床诊断方面取得了很大的进展.已有脑功能成像技术如:功能磁共振成像(fMRI)、正电子断层成像(PET)、脑电图(EEG)、脑磁图(MEG)等等,虽然已被成功用于脑功能研究,但是目前这些方法也存在着时间或空间分辨率不够的局限.比较而言,光学成像方法表现出其独特魅力.激光散斑衬比成像和内源信号光学成像由于能提供空间取样、时间分辨率及空间分辨率三者的最佳组合和不需加入外源性标记物等特点,与其他脑功能成像技术相比其优势可能更为突出.具有较高的时间和空间分辨率的这两种脑功能光学成像技术及其应用都取得了重大发展,成为研究脑皮层功能构筑和脑病理生理的有力工具.但是目前这两种成像方法也面临着一些挑战.

大鼠局灶性脑缺血后KCl诱导皮层扩散性抑制的体光学成像

采用线栓法制备大鼠大脑中动脉栓塞(middlecerebralarteryocclusion,MCAO)模型,在额叶皮层用KCl诱导产生皮层扩散性抑制(corticalspreadingdepression,CSD)。MCAO4h后,利用550nm内源信号光学成像(opticalintrin-sicsignalimaging,OISI)监测局灶性脑缺血后大鼠顶-枕叶皮层内源光信号变化。成像1h内观测到一系列诱导CSD波(14±3次),CSD波局限于顶-枕叶皮层中央区域扩展,以光强的显著下降为特征;而旁侧区域光强无明显改变,不具备CSD波特征,表明CSD波未传播到该区域。随后TTC染色证明上述旁侧区域已经梗死。实验表明:MCAO后4h,皮层区域旁侧部分会梗死;CSD波的OIS变化可用来区分缺血梗死区和外周供血较为完整区域(未梗死区)。

术中人脑功能实时成像技术进展

脑组织恶性病变往往需要通过脑外科手术进行治疗。如何在最大程度切除恶性病变区域同时最小化损伤脑功能区,在神经外科领域一直是世界难题。针对这一问题,本文详细介绍了目前国内外术中脑成像技术的最新进展,并进一步指出内源信号光学成像技术具有明显优势,有望成为解决该问题的关键技术。虽然该技术起步晚、技术新,但是基于此技术研发的成像系统无需与脑组织接触,能够实现高时空分辨率成像,可以为临床应用解决重要问题。已经有研究利用该技术在啮齿类和灵长类动物上开展工作,但是目前在人脑上还没有成熟的成像系统,因此急需研制一套基于内源性光学信号成像原理的术中人脑功能活动实时成像仪。