神经活动相关的 (NARS) fMRI揭示了超出血动力学读数的毫秒神经动力学

科学领域:

• 神经成像是一种神经成像.
• 磁共振成像 (MRI) 是一种磁共振成像技术.
• 神经科学是一个神经科学.

背景情况:

• 目前的非侵入性神经成像方法缺乏毫秒分辨率,无法直接绘制神经活动图.
• 血液动力fMRI (基于H) 由于其血管起源而具有时间和空间限制,特别是当神经血管合在疾病中发生变化时.

研究的目的:

• 开发一个超快的Na fMRI平台,用于直接,毫秒时间尺度的神经活动映射.
• 建立与神经活动相关的 (NARS) fMRI作为一种可行的神经成像技术.

主要方法:

• 在14T开发了一个超快的Na fMRI系统,使用重新排列的k-t 3D梯度回声读数 (TR/TE,10ms/1ms).
• 集成了可植入的射频线圈和呼吸门采集,以提高采样率和SNR.
• 在老鼠和小鼠中验证了该方法,使用体感前腿刺激和同时进行IGluSnFR谷氨酸酸纤维光度.

主要成果:

• 在刺激后10-30毫秒内,在前腿-体感皮质 (FP-S1) 中显示出局部~2-3%的Na信号下降.
• 观察到NARS信号模式与传统的BOLD-fMRI图表相关性很好.
• 发现更大的唤起的谷氨酸过渡体与更大的NARS减少相吻合,支持神经元起源.

结论:

• 与神经活动相关的 (NARS) fMRI成功地以毫秒分辨率映射了神经活动.
• 观察到的负NARS反应归因于活动依赖的离子再分配.
• 在神经科学研究中,NARS fMRI 提供了一个有前途的新工具,用于直接的,大尺度的神经元映射.