研究人员发布了监测和分析大脑活动的操作指南

宾夕法尼亚州立大学的研究人员开发了一套工具和方法，可以更好地监测和分析啮齿动物大脑研究中与睡眠相关的信号和烦躁不安。啮齿类动物研究被认为是生物医学研究的基石。。。

　　

               

工程科学和力学的助理研究教授Qingguang Zhang开发了一套监测和分析大脑活动的工具和方法，然后将其发表为指导指南

宾夕法尼亚州立大学的研究人员开发了一套工具和方法，以更好地监测和分析啮齿类动物大脑中与睡眠有关的信号和坐立不安的研究。据帕特里克·德鲁说，啮齿动物研究被认为是生物医学研究的基石，通常提供了对大脑活动的先进理解，也是人类研究最终建立的基础，哈克神经工程和神经外科杰出副教授，工程科学和力学副教授。

该工具包允许研究人员在观察研究中监测行为变量，如啮齿动物的心率、瞳孔直径和胡须的运动，以及一套测量和分析数据的代码。他们在《神经光子学》(Neurophotonics)杂志上发表了一份操作指南，包括他们的工具、代码和实验室设置的图像。《神经光子学》是SPIE(国际光学与光子学学会)出版的杂志。

根据德鲁的说法，这些变量可以触发大脑活动的振荡，这在过去可能被解释为噪音，但现在被认为是行为驱动的变化。绘制和分析这些大脑活动对更好地理解大脑至关重要，但让一个人来监控实验，分析运动和清醒-睡眠状态是非常耗时的，而且容易出现人为错误。

为了解决这一问题，研究人员采用了多措并用的方法，在没有人类解释所带来的不确定性的情况下，追踪啮齿动物在坐立不安时的特定唤醒状态。

“人们在动物和人类模型中经常做的是，‘我展示了一个刺激，然后这个发生了’。事实证明，非常重要的是动物的觉醒状态——无论是警觉还是打盹——以及它们的烦躁行为。”这些行为驱动了整个大脑的活动。如果一只啮齿动物移动它的胡须和抽搐，这不仅仅表现在大脑的运动区域;它随处可见，例如，包括视觉皮层。作为研究大脑的人，你不能忘记大脑是与身体相连的，身体和大脑以我们还不太了解的方式相互影响。我们公布的详细说明将使人们更容易学习和理解这一切。”

               

啮齿动物的运动、觉醒和神经血管信号之间的关系概述。(a)运动相关信号如何调节神经活动和脑血流动力学之间关系的示意图。(b)一些研究表明有义务监测与移动有关的信号。       

据研究人员称，他们共享的工具和方法在睡眠研究中应该特别有用，但也可能适用于神经科学的其他方面。例如，德鲁解释说，研究人员可以更好地分析大脑血流的变化，神经元控制血流以维持大脑健康，科学家将其作为成像研究中的信号标记。

“我们的实验室正在应用工程方法来解决生命科学问题，所以我们正在连接不同的研究领域，”宾夕法尼亚州立大学工程科学和力学助理研究教授、论文的第一作者张庆光说。“作为神经工程中心和哈克生命科学研究所的成员，我们这群人可以从两个方面来理解这个问题。我们开发的工具将帮助神经科学家更好地分析数据，并找到下一步。”

原文检索：

Neurophotonics(2022)。nph.9.2.021905 DOI: 10.1117/1.