神经电流磁共振方法追踪神经活动的定位研究

追踪神经功能活动将使人类在神经系统的疾病诊断和早期发育研究方面获得重大突破。然而，目前功能磁共振(fMRI)成像需耗时数十秒甚至数分钟，不可能对毫秒级的神经活动进行准确描述。脑电图和脑磁图虽可达毫秒级分辨率，但限于数学上逆问题无唯一解，难于对神经功能活动进行可靠的定位和定量分析。本项目拟研究1）利用乌龟小脑生理模型在核磁共振仪器中进行实验测量研究，建立神经电流密度及其分布与磁共振谱的定量关系；2）建立神经功能活动时离子电流产生的生物磁场与核磁共振极化磁场作用下磁共振谱变化的分布参数模型，预测神经系统兴奋活动时磁共振谱特性，并结合实验数据，找出用磁共振技术跟踪神经活动的最佳参数设置，优化参数模型。本课题组成员在同步记录可控刺激电流下乌龟小脑电生理信号和磁共振信号方面已做了有价值的基础工作。项目研究成果将为进一步临床基础研究奠定基础，并为新一代磁共振仪器设计提供基本依据。

追踪神经功能活动将使人类在神经系统的疾病诊断等方面获得重大突破。基于动物实验、神经电生理模型及模型建立仿真研究，获得了以下成果：1）完成了乌龟小脑实验和猪新脑皮层切片研究平台的搭建，建立神经电流生物磁场与磁共振极化磁场作用下磁共振谱变化的分布参数模型；2）研究通过模拟猪脑海马CA3区脑组织在低场核磁共振条件下的核磁共振信号强度，探讨通过SQUID等低场磁共振设备直接检测神经电流活动磁信号的可行性；3）研究了神经电流偶极子模型假体在超低场下利用SQUID进行NMR检测的特性，初步建立了神经偶极子作为AC场时的电流强度与NMR信号强度间的关系，并获得当前检测系统的检测极限；4）提出了新的方法有效地在诱发活动中识别神经元之间的连接，并改进了相干性与GFP相结合的背景活动的量化方法；5）锌对突触稳态可塑性的调制作用及其机制研究；6）研究了参数不确定的分数阶混沌系统、超混沌系统函数投影同步及参数辨识和HR神经元模型的分岔特性。这些成果为进一步研究神经电流检测提供了理论和实践基础。项目执行期间发表国外学术期刊论文13篇，国内核心学术期刊论文3篇（SCI：11篇；EI：2篇）。申请中国发明专利1项,培养博士后、研究生共9名。