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【论文推荐】早期fMRI对体感和光遗传刺激的反应反映了神经信息流的情况

【论文推荐】早期fMRI对体感和光遗传刺激的反应反映了神经信息流的情况 布鲁克磁共振
2021-04-07
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导读:随着越来越多的人可以使用超高场MRI 技术,超高时空的fMRI将极大地促进学界对人类功能通路的调查。

磁共振成像(MRI)已经彻底改变了神经科学家研究人类大脑功能和网络的方式。为了进一步推进对大脑功能的理解,确定信息流的方向,如丘脑与皮质脑的投射,是至关重要的。由于活动神经元附近微血管的早期血流动力学反应可以通过超高场功能性磁共振成像(fMRI )技术检测到,我们提出利用fMRI 反应的起始时间来辨别信息流。通过观察麻醉小鼠初级运动皮层自下而上的体感刺激和自上而下的光遗传刺激的超高时空分辨率BOLD fMRI反应,这种研究方法得到了证实。随着越来越多的人可以使用超高场MRI 技术,超高时空的fMRI将极大地促进学界对人类功能通路的调查。


布鲁克推荐您阅读一篇刊登于今年3月《美国国家科学院院刊》的专题论文,深入了解早期功能磁共振成像技术对体感和光遗传刺激的反应,是如何反映神经信息流情况的。

论文摘要

血氧水平依赖性(BOLD)功能磁共振成像(fMRI)已被广泛用于定位大脑功能。为了进一步推进对大脑功能的理解,了解信息流的方向至关重要,如丘脑皮层与皮质脑的投射。

对于这项工作,我们进行了超高时空分辨率的fMRI在15.2T的小鼠体感网络在前爪体感刺激和光遗传刺激的初级运动皮层(M1)。体感刺激诱导腹侧外侧核(VPL)最早出现BOLD反应,其次是初级体感皮层(S1),然后是M1和后丘脑核。光遗传学刺激M1中的兴奋性神经元可诱导M1中最早的BOLD反应,其次是S1,然后是VPL。在S1内,中间皮质层对体感刺激的反应早于上层或下层,而上层皮质层对M1的光遗传刺激的反应早于其他两层。早期BOLD反应的顺序与对体感网络连接的规范理解一致,不能用使用高浓度二氧化碳刺激测量的血流动力学反应功能的区域差异来解释。

我们的数据表明,早期BOLD反应反映了小鼠躯体感觉网络的信息流,表明高场fMRI可以用于系统级网络分析。




参考文献:
  1. K. K. Kwong et al., Dynamic magnetic resonance imaging of human brain activityduring primary sensory stimulation. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 89, 5675–5679 (1992). 

  2. S. Ogawa et al., Intrinsic signal changes accompanying sensory stimulation: Functionalbrain mapping with magnetic resonance imaging. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 89,5951–5955 (1992). 

  3. P. A. Bandettini, E. C. Wong, R. S. Hinks, R. S. Tikofsky, J. S. Hyde, Time course EPI ofhuman brain function during task activation. Magn. Reson. Med. 25, 390–397 (1992)




重要提示

您可以点击文末的【阅读原文】获取PDF版论文原文,以及查看完整的参考文献。




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