Medilumine | 急性缺氧時的潛在神經血管解耦 (Neurovascular Decoupling)

本研究通過對小鼠在不同氧氣水平下的成像，探討了急性全球缺氧期間靜息態網絡（RSN）和血流動力學的變化。實驗為期十週，在缺氧和常氧條件下交替進行成像。利用同步GCaMP和內在光學成像技術追踪神經和血流動力學變化，研究發現缺氧期間HbO和HbR均顯著增加。儘管血氧飽和度在10分鐘內恢復至基線水平，但神經RSN的變化仍然持續。GCaMP測量顯示前腦和後腦區域之間的連接減少，而HbO測量顯示連接增加，這表明可能存在神經血管解耦現象。該研究強調了了解缺氧對腦功能影響的重要性，闡明了在急性缺氧條件下神經活動和血流動力學之間的複雜相互作用。 Bakker等人（2023）在《Nature Scientific Reports》上發表的研究利用LightTrack OiS200光學成像系統，探討了急性缺氧期間靜息態網絡（RSN）和血流動力學的變化。該光學成像系統以其高精度和可靠性著稱，通過校正GCaMP信號的血流動力學波動，提高了神經成像的準確性。這一系統在捕捉血流動力學變化中的微妙神經動態方面表現出色，通過減少血流動力學波動對GCaMP信號的干擾，增強了數據的完整性。這一整合使研究人員能夠深入了解大腦功能，在多種生理條件下促進對腦動力學的理解。

研究背景

1. 靜息態網絡（RSN）和血流動力學

• 靜息態網絡（RSN）指大腦在無特定任務狀態下，神經活動之間的自發同步。
• 血流動力學指大腦中血液流動和氧氣交換的動力學過程，是評估大腦功能的重要指標。

2. 急性缺氧對大腦的影響

• 急性缺氧會導致大腦氧供應不足，影響神經元活動和血流動力學。
• 神經血管解耦現象是指神經元活動與局部血流之間的調節失衡，可能導致大腦功能異常。

研究方法

• 成像技術：利用LightTrack OiS200光學成像系統進行同步GCaMP和內在光學成像。
• 實驗設計：在不同氧氣水平下對小鼠進行成像，缺氧和常氧條件交替進行，為期十週。

主要發現

• 血氧變化：缺氧期間HbO和HbR均顯著增加，血氧飽和度在10分鐘內恢復至基線。
• 神經RSN變化：儘管血氧恢復正常，神經RSN的變化仍持續。GCaMP測量顯示前腦和後腦區域之間的連接減少，而HbO測量顯示連接增加，表明可能存在神經血管解耦現象。

研究意義

• 該研究揭示了急性缺氧對大腦功能的深遠影響，特別是在神經活動和血流動力學之間的相互作用方面。
• 通過高精度成像技術，研究人員能夠更準確地捕捉大腦在缺氧條件下的動態變化，為未來的腦科學研究提供了重要參考。

結論

本研究強調了了解急性缺氧對大腦功能影響的重要性，並揭示了神經活動和血流動力學之間的複雜相互作用。這些發現為進一步研究缺氧條件下的腦功能提供了新的視角，並有助於開發針對缺氧相關腦疾病的治療策略。