Nature新研究挑战临床医学传统认知

　　

生物通报道  在发表于5月25日《自然》（Nature）杂志上的一篇论文中，南卡罗来纳州医科大学(MUSC)的研究人员报告称，发现在感官刺激过程中，并未精确“调整”血流量增加以响应局部的神经活动，由此挑战了血管和局部神经反应紧密联系这一长期以来持有的观点。

许多脑成像技术都是依赖于血流和血氧的变化，包括功能性磁共振成像(fMRI)技术，它们均假定血管改变反映了局部神经活动成比例的变化。

论文的资深作者、南卡罗来纳州医科大学神经科学系副教授Prakash Kara博士说：“由于没有充足的血液可同时输送到大脑各处，提供支持神经活动所需最佳水平的氧气和葡萄糖，人们普遍认为大脑具有一个内置的自动调控机制随着神经活动的增强，增加进入一些区域的血流量。”

但这种自动调控有多么的精确？通常在大约一毫米的分辨率下，fMRI信号代表了许多血管中平均的血流量。在动物模型中采用微米级分辨率的双光子成像，南卡罗来纳州医科大学研究小组同时研究了单个血管中的血流量及神经活动。

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在高级哺乳动物中，视觉皮层的神经元被组织成纵列，每个纵列专门响应一个特定的刺激方向。例如，响应“水平”刺激的神经元定位在一个纵列，响应“垂直”刺激的神经元定位在另一纵列。当一个纵列中专门的神经元响应水平刺激时，如果血管和神经反应是一致的，可以预期附近的血管将会做出反应，扩张自身并增加局部的血流量。

相反地是，Kara和同事们证实，尽管血流量确实随神经活动增加，它也可以响应不引起局部神经活动的某些感官刺激。

为了阐明这种“过剩扩张”和由此导致的血流量增加，Kara和同事们提出了一种假设。Kara说：“局部、选择性神经活动触发的血管扩张没有保持完全的局域化。从大脑深部的血管开始，这种扩展沿着血管壁传播到了表面血管处，然后向下持续传播至进入邻近纵列的其他血管。”

似乎血流和局部神经活动并没有紧密地关联，因此诸如fMRI一类的血液动力学成像技术或许仅“含糊”代表了潜在的神经活动。

关于fMRI消息则喜忧掺半。好消息是，最强的血管反应匹配附近最强的神经活动，表明fMRI可告诉我们关于大脑某区域总体功能的许多信息。坏消息则是，fMRI永远无法精确绘制神经回路。

Kara谨慎表示，要需要开展更多的研究工作，尤其是要探究“剩余扩展”这一原理的普遍性和响应其他形式感官刺激的血流量。“在利用极高分辨率成像解开神经血管偶联空间精度方面，我们的研究小组还只是迈出了第一步，但却是非常重要的一步，”Kara说。

fMRI是近年来神经影像学研究的重大进展之一，已从实验室研究进入到临床实验阶段，对神经系统进行了详细的研究，在一些疾病的研究方面具有重要的作用。来自美国贝勒医学院人类神经成像实验室的研究人员利用这一技术分析了游戏中大脑的活动状态，为诊断和治疗精神疾病的患者提供了新依据（两项研究揭示fMRI在大脑研究中的新应用 ）。

卡内基梅隆大学的科学家们在人脑如何组织单词句子来进行意思表达方面的研究取得的重大进展，科学家们首次建立了计算机模型用于预测大脑独特的活动模式，大脑如何使人们将所看、所听、所感、所闻的物质与具体的字眼对应起来？这项研究发表在Science杂志上（读心术：fMRI建立电脑模型解释人脑如何进行意思表达）。

来自宾夕法尼亚大学健康系统的临床研究人员最近第一次将fMRI和PET技术结合放射扫描在一起，创造了一种比较现有各种对脑功能检测进行比较的方法。这种分析可以对那些患有脑部疾病，如：老年痴呆的病人进行更好的诊断和治疗（结合fMRI和PET的大脑成像技术 ）。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Philip O'Herron et al, Neural correlates of single-vessel haemodynamic responses in vivo, Nature (2016). DOI: 10.1038/nature17965