《不同空間模式下負信號神經-血管耦合特性研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由李明擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：不同空間模式下負信號神經-血管耦合特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李明
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
血液動力學負信號與抑制性神經活動的耦合是fMRI等腦功能成像手段研究抑制性神經活動的生理基礎，但有證據表明負信號與抑制性神經活動並不必然耦合，而是否耦合及如何耦合可能與負信號的空間模式有關。本課題採用多光譜內源光學功能成像、微電極陣列、電壓敏感染料成像、雷射都卜勒等多種觀測手段在大鼠後肢刺激誘發負信號的模型上對不同空間模式下負信號的神經-血管耦合特性進行研究。重點考察正激活毗鄰腦區、刺激異側非毗鄰腦區以及刺激同側腦區三種空間模式下負信號的神經-血管耦合特性以及三者之間是否存在定性和定量差異。考察是否同時存在多種耦合性質的負信號，是否有偷血效應參與負信號的形成過程，確認血液動力學負信號與抑制性神經活動的因果關係。通過本項目的研究，為不同模式負信號的神經-血管耦合特性給出清晰的描述，為大腦功能成像實驗結果的正確解釋提供生理依據。
結題摘要
本課題以揭示神經活動-血液動力學特性之間的耦合關係為目的，結合使用多光譜內源光學功能成像、微電極陣列、雷射都卜勒等多種觀測手段，在SD大鼠的體感、視覺區，以及貓的初級視皮層上進行了負回響信號相關的深入研究。研究取得了顯著進展，獲得了多項具有重要意義的科學發現，為神經-血管耦合機制的研究理論提供了新的依據。 1、開發了雷射都卜勒與局部場電位同步記錄技術，利用格蘭傑因果分析手段，首次從因果性的角度證明了神經活動對於低頻血液動力學振盪信號的驅動性作用，從而有力支撐了低頻自發振盪信號的神經學起源理論。 2、結合內源光學功能成像和電生理手段，研究了不同空間位置的抑制型/易化型的視覺神經元的分布特點以及方位選擇性的特點。發現抑制型整合野類型的細胞傾向於分布在功能柱圖的風車樣中心，而異化型神經元傾向於分布在功能柱中心；並且距離風車樣中心越近，抑制特性越明顯，越遠則異化性質越明顯。此外還發現，風車樣中心的方位選擇性要弱於功能柱中心，並且距離風車樣中心越近選擇性越弱，而功能柱中心的方位選擇性最強。 3、開發了基於信號顯著度的負回響信號盲源分離方法，有效解決了因為神經成像數據維度過高而經常出現的過擬合問題，極大提高了數據分析方法的穩定性，保證了感興趣神經信號的高質量檢出，為大腦成像數據的後繼分析奠定了基礎。 4、研究了頻率型刺激範式在貓視覺刺激方案設計中的套用，探索了不同參數下頻率型刺激範式的效果，同時與旋轉型刺激範式進行了比較，結果顯示頻率型刺激範式表現出較高可信性。 結合課題相關研究工作發表學術論文6篇， 其中4篇SCI收錄，文章發表在IEEE Trans. Mecial Imaging, NeuroImage等權威期刊上。項目負責人獲得2013年度教育部自然科學獎二等獎1項，排名第五。項目成員參加國際/國內會議8人次。結合課題項目已經畢業博士研究生1名，碩士研究生2名。
