本文以大鼠桶状皮层为研究对象,基于内源光学成像设备,研究了刺激调制下自发低频振荡(low-frequency oscillation,LFO)的时空特性。后以内源光学成像、微电极阵列和激光多普勒血流仪相结合的方式,在桶状皮层进行神经血管耦合机制的研究。这些研究工作为深入理解大脑运作机制,解释神经与血液活动的耦合关系提供理论支撑。本文的研究工作及贡献概括如下:胡须振动刺激对自发LFO的时空调制。本文使用内源光学成像设备记录SD大鼠大脑内源光学信号,观察刺激前后脱氧血红蛋白和血红蛋白含量的LFO现象。在时间上,选取感兴趣区域,发现大脑两侧皮层区域在刺激前后均出现了约0.1Hz频率的自发振荡。在空间上,使用傅里叶变换,分析LFO在空间上的幅值和相位分布,发现刺激后大脑两侧的相位分布趋于同步。而且在幅值分布图上,刺激后静脉中脱氧血红蛋白的震荡幅度明显增强,与此同时,动脉及其周边区域中血红蛋白的震荡幅度明显增强。本文首次使用胡须振动刺激的方式探索LFO的时空特性,我们推测LFO受到神经活动与毛细血管网络中血管活性物质的影响。LFO在刺激后同步的原因十分复杂,可能与大脑的警惕性和全局决策有关,还需要从神经活动的角度解释其发生机制。同时,自发LFO在脑功能连接的研究与探索中有重要意义。桶状皮层神经血管耦合关系的研究。本文首先采用内源光学成像设备定位大鼠桶状皮层,根据血管分布知识,计算激活区皮层、动脉和静脉的响应时间曲线。发现在绿光照射下,局部血容量在动脉和皮层中的变化基本相同,而在静脉中的响应幅度小得多。在红光照射下,脱氧血红蛋白在动脉中的响应速度最快、响应幅度最小,在静脉中的响应速度最慢、响应幅度最大。观察红光下脱氧血红蛋白的空间响应特点,我们发现始降信号和反弹信号的位置中心是不同的。接下来使用微电极阵列和激光多普勒血流仪,同步记录神经电活动和CBF信号,在机械刺激条件下研究大鼠桶状皮层神经血管耦合机制。分析不同频率刺激下局部场电位(LFP)的响应特点,发现LFP的响应周期与刺激频率高度相关。为了探索神经血管耦合关系,我们计算了不同神经参数与血流参数的皮尔森相关系数,发现尖峰电位发放数量和CBF响应幅值有明显的相关性,LFP和多神经元活动的能量变化与CBF的响应幅值也显著相关。