刺激诱发的BOLD信号时间变化性的改变与相应脑血流改变的关系：GABA-A受体的调节作用

Blood Oxygenation Level Dependent (BOLD) signal varies continually from moment to moment, which can be termed BOLD signal temporal variability (BSTV). BSTV is the basis of brain network analysis, and could affect the perception of the external stimuli. BSTV has been shown to affect the perception of the external stimuli and forms the basis for fMRI functional connectivity analyses. As such, BSTV forms a key component for understanding the neural mechanisms of high-level cognitive functions. One interesting phenomenon shows that when switching between different conditions, the concomitant changes of BSTV and cerebral blood flow (CBF) go into opposite directions. Understanding this phenomenon may help people to discover the neural mechanism of BSTV. So the current project will firstly investigate the direct relationship between the changes in BSTV and CBF between different stimulus conditions in different sensory modalities. Following on from this, we will aim to investigate how the brain's GABAergic inhibitory processes mediate the relationship between the changes of BSTV and CBF from condition to condition. Together, these investigations will provide news idea about eternally-evoked sensory responses. Furthermore, these investigations will extend our understanding about the relationship between BSTV and high-cognitive functions, and also be helpful to understand the neural mechanism of disorders of consciousness.

BOLD信号会随着时间而出现波动，即BOLD信号的时间变化性（BOLD signal temporal variability, BSTV）。BSTV不仅能够影响个体对外界刺激的感知，还是功能连接的基础，对其机制的深入探讨对人们理解高级认知功能的神经机制具有重要作用。一个有趣的现象是，不同视觉刺激状态下，BSTV的改变方向与局部脑血流的改变方向相反。本项目拟以此作为突破口研究BSTV的神经机制，首先探讨不同感觉通道不同的刺激水平下，BSTV的改变与局部脑血流改变之间的关系。随后，以严重意识障碍病人和健康成人为对象，探索脑内抑制性系统（GABA能系统）的参与如何对BSTV改变与局部脑血流改变之间的关系产生作用。本项目的实施，不仅为理解外界刺激诱发脑活动的神经机制提供新的见解和研究思路。同时，将深化对神经活动的时间变化性与高级认知功能之间关系的理解，也有助于揭示严重意识障碍病人的神经机制。

BOLD信号会随着时间而出现波动，即BOLD信号的时间变化性（BOLD signal temporal variability, BSTV）。BSTV不仅能够影响个体对外界刺激的感知，还是功能连接的基础。前人研究发现，不同视觉刺激状态下，BSTV的改变方向与局部脑血流的改变方向相反。本项目拟以此作为突破口研究BSTV的神经机制，首先探讨不同感觉通道不同的刺激水平下，BSTV的改变与局部脑血流改变之间的关系。结果发现，在简单视觉刺激影响下，视觉皮层中BSTV的降低与该区域局部脑血流的升高成反比，这种负性的关系受到GABA能系统的调节，与局部GABA-A受体的浓度成正比。.在以上研究的基础上，我们试图进一步探索了BOLD信号的时间变化性对意识/自我意识的作用。在此过程中，首先，课题团队建立了一个全面揭示自我加工机制的神经机制模型，首次提出了自我信息加工的层级式递进的神经机制模型，为意识障碍病人的意识水平测量提供研究思路。其次，基于多模态脑机接口技术，设计基于复杂刺激呈现（如照片、视听数字）的脑-机接口范式，鉴别意识障碍病人中具有明确意识的认知运动分离病人，建立认知运动分离病人的精确鉴别和康复预测方法。对意识障碍病人临床诊断和预后具有重要意义，为临床治疗优化提供了坚实基础。最后，我们还采用全脑功能连接的度中心性分析，证明了维持意识的高阶感觉运动整合回路的功能脑网络，为临床上意识障碍病人的诊疗提供了机制层面上的指导，为意识障碍病人得到个体化，精确化的诊疗提供了帮助。