研究人员解决了大脑中氧连接的奥秘

科学家们知道，当人体休息时，具有相似功能的大脑区域(甚至是大脑半球不同的区域)会相互连接以共享信号，但是他们不知道这种“静止状态连接”是如何发生的。现在，加利福尼亚大学圣地亚哥分校神经物理实验室的科学家可能有答案。使用由加州大学圣地亚哥分校物理系的David Kleinfeld和Philbert Tsai设计的先进光学显微镜，博士后研究员Celine Mateo及其同事研究了小鼠整个皮质的脑血管直径的微小变化。他们的发现发表在10月26日的《神经元》杂志上揭示了一系列相互作用，解释了氧水平如何在大脑的长距离上相互关联，这是通过fMRI(神经科学家和心理学家用来研究不同大脑区域参与人类行为的主要工具)进行检测的。科学家们说，他们的研究结果对人类健康和医学应用产生了直接影响，其中包括研究大脑内部连接的高分辨率成像方法。

“我们的结果的影响之一是使用MRI并直接研究大脑中血管直径的波动，”生物科学和物理科学系的杰出教授Kleinfeld指出，他已经与马萨诸塞州的同事们进行了一个项目综合医院。研究人员使用先进的大脑成像技术来匹配大脑左右半球中的相应血管，并发现它们各自直径的变化会随时间彼此跟踪。图片来源：Celine Mateo

在研究大脑互动过程中，圣地亚哥大学圣地亚哥分校的研究人员观察到静息大脑中高频电信号幅度的缓慢变化通常与注意力跨度有关。电信号幅度的这种缓慢变化(周期为10秒)与大脑小动脉周围肌肉的缓慢振动相对应。然后，肌肉有节奏地收缩和放松，从而改变小动脉的直径并调节邻近脑组织中的氧气水平。当它发生在两个皮层半球的大脑区域之间时，这种效果尤为明显。当研究团队在缺乏大脑半球之间的解剖学联系的小鼠中重复这些测量时，同步性降低了。

Mateo解释说，这项研究使人们进一步了解了血管如何动态地帮助大脑维持其体内稳态，这是人体在内部环境中寻求并维持平衡状态的趋势。

Mateo说：“我们的下一个问题是询问血管如何参与睡眠的再生作用。”“我们希望运用我们的光学和基因工程工具库可以增进我们对这个迷人主题的理解。”

仅在过去的25年中，科学家才发现血红蛋白(一种含有铁并携带氧气的红细胞蛋白)的磁特性变化可以用作测量大脑活动的替代物。由此产生的称为BOLD fMRI的技术成为研究人员测量不同智力活动期间大脑的哪些部分被激活的标准方法。

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