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Low-Intensity Pulsed Ultrasound Stimulation Induces Coupling Between Ripple Neural Activity and Hemodynamics in the Mouse Visual Cortex
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资源说明：### 低强度脉冲超声刺激诱发小鼠视觉皮层中涟波神经活动与血流动力学耦合的研究
#### 摘要
本研究旨在探究低强度脉冲超声刺激（LIPUS）对小鼠视觉皮层中神经活动与血流动力学之间的耦合效应。通过测量局部场电位（LFP）中的涟波频段相对功率及样本熵与相对脑血流量之间的关系，研究发现两者存在显著的相关性（相关系数：0.66±0.13 [P<0.01] 和 −0.58±0.11 [P<0.05]）。这一发现表明LIPUS能够诱发视觉皮层中的神经血管耦合。
#### 关键词解读
- **脑血流量（Cerebral Blood Flow, CBF）**：指单位时间内流经大脑的血液量，是评估脑功能的重要生理指标之一。
- **局部场电位（Local Field Potential, LFP）**：由大量神经元同步放电产生的微电压变化，可以反映大脑区域内的神经活动。
- **神经血管耦合（Neurovascular Coupling, NVC）**：指神经活动与相应脑区血流变化之间的紧密联系，是功能性磁共振成像（fMRI）等技术的基础。
- **超声刺激（Ultrasound Stimulation）**：利用超声波对生物体进行刺激的技术，近年来在神经调控领域得到了广泛应用。
- **视觉皮层（Visual Cortex）**：大脑处理视觉信息的主要区域，根据位置不同分为初级视觉皮层（V1）和其他高级视觉区域。
#### 引言
低强度脉冲超声刺激（LIPUS）作为一种新兴且发展迅速的神经调控方法，具有治疗多种神经精神障碍的潜力。近期研究表明，LIPUS能够调节（兴奋或抑制）大脑皮层神经活动。例如，它能调节局部场电位（LFP），增加健康个体大脑皮层的尖峰频率。
#### 研究背景
近年来，关于LIPUS对神经活动影响的研究逐渐增多，但关于其如何引起神经活动与血流动力学之间耦合的研究还比较少。神经血管耦合是指当大脑某一区域神经活动增强时，该区域血流量也会相应增加的现象。这种耦合机制对于理解大脑功能及其疾病具有重要意义。
#### 主要发现
研究团队通过实验观察到，在LIPUS作用下，小鼠视觉皮层中涟波频段（一种高频神经活动模式）的相对功率与样本熵（衡量信号复杂性的指标）与相对脑血流量之间存在显著的相关性。这意味着LIPUS不仅能够调节特定的神经活动模式，还能进一步影响这些模式与血流动力学之间的耦合关系。
#### 技术细节
- **实验对象**：实验使用的是小鼠模型。
- **测量手段**：采用电生理记录技术（如LFP记录）来监测神经活动，并结合激光散斑成像等技术测量脑血流量的变化。
- **数据分析**：通过计算相关系数来量化涟波频段的相对功率、样本熵与脑血流量之间的关系。
#### 结论
这项研究揭示了LIPUS在调节小鼠视觉皮层中神经活动的同时，还能促进神经活动与血流动力学之间的耦合。这对于理解超声刺激如何影响大脑功能以及开发新型治疗手段具有重要的科学意义。未来的研究可以进一步探索LIPUS对其他脑区及更复杂的认知过程的影响，为临床应用提供理论基础和技术支持。
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