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脑功能成像能够深入分析脑功能活动过程中各种生理信息的加工过程,对于揭示各种神经功能的机制和各种脑疾病相关的病理机制意义重大,也是目前国际研究的热点之一。本论文的主要研究内容是设计和实现一套脑皮层功能的高分辨率多参数光学成像系统,将激光散斑成像和内源信号光学成像有机地整合,实现同时获取皮层多个血液动力学参数的变化信息。同时利用该系统结合传统的光学成像手段研究脑皮层在亚低温和正常温度状态下皮层扩散性抑制波(Cortical Spreading Depression,CSD)传播过程中多个血液动力学参数变化的差异。本文主要的研究结果包括:(1)设计实现一套多参数脑功能光学成像系统,该系统使用特定的多波长发光二极管和半导体激光二极管作为成像光源,将内源信号光学成像和激光散斑成像系统进行有机地整合,采用微控芯片对光源的切换进行电子控制,结合专门设计的X型柔性导光束提供不同光源的同视场双侧均匀照明,提供RS232串行通信接口,实现与PC机实时的数据传送。通过系统可实时采集的多个皮层功能参数包括:脑血流(Cerebral Blood Flow, CBF)、还原血红蛋白(Deoxy-hemoglobin, HbR)浓度、氧合血红蛋白(Oxy-hemoglobin,HbO2)浓度和总血红蛋白(Total hemoglobin, HbT)浓度,及血氧代谢率(Cerebral Metabolic Rate of Oxygen,CMRO2)相对变化的时间域和空间域结果;同时系统与电生理同步记录模块结合,实现了胞外电生理信号的同步采集记录。(2)利用上述多参数光学成像系统结合电生理同步记录模块以及传统的内源光学成像系统实时监测亚低温作用对大鼠皮层扩散性抑制波传播的影响。研究表明亚低温作用后会使得电刺激诱发的皮层扩散性抑制波传播过程中血氧变化幅值变大,血液流速变化幅值变小,局部场电位信号变化幅值变小,血氧变化,流速变化,局部场电位信号变化,皮层光强信号变化的时程都变长;KCl诱发的连续产生的相邻两波CSD之间的间隔时间变长;CSD的传播速度变缓。结果表明一定程度的亚低温作用对于CSD的传播有减缓作用。这些结果为研究CSD的产生机制,低温脑保护的作用机制提供了新的实验依据。