二价锰离子(Mn2+)具有顺磁性，在磁共振成像(MRI)中可以作为显影剂和钙离子的示踪剂。基于Mn2+的这些特点而发展起来的锰离子增强磁共振成像(MEMRI)作为一门新兴的功能影像技术，已被广泛应用于神经传导通路的追踪和脑功能活动的研究。对于生物体而言，锰是必需的微量元素之一；但体内Mn2+过量会导致肝脏毒性和神经毒性。本论文结合MRI，质子磁共振波谱(1HMRS)和免疫组织化学的方法研究了Mn2+的肝脏和神经毒性，其目的是探讨Mn2+的毒性对MEMRI的可能影响。本论文的主要研究内容包括：外源性Mn2+在大鼠脑内的沉积模式及Mn2+对脑内代谢物弛豫时间的影响及对脑、肝、尿液中内源性代谢物浓度的影响。基于以上数据，初步探讨了Mn2+的毒性机制。本论文的最后一章利用MEMRI研究了鼻腔滴入Zn2+嗅觉损伤模型中嗅觉通路的阻断与恢复。本论文取得的结果总结如下：　　 1)Mn2+在大鼠脑内的沉积量和沉积模式受摄入方式和摄入剂量的影响；　　 2)在离体实验中，Mn2+被发现可缩短小分子代谢物的T1值，其程度受溶液环境的影响；在活体实验中，大鼠苍白球内Mn2+的沉积导致了其间代谢物T1值的降低；Mn2+引起的代谢物弛豫时间的改变对活体磁共振波谱测量脑代谢物浓度的结果有较大影响，使得该实验中实验参数的合理选择和优化变得十分必要；　　 3)大鼠腹腔注射氯化锰溶液5次后，其尿液中代谢物相对浓度的变化能明显反映出肝、肾损伤；肝萃取液中代谢物相对浓度的变化显示肝组织坏死，肝细胞能量平衡被打破；　　 4)大鼠腹腔注射氯化锰溶液5次后，其大脑苍白球和海马中一些代谢物浓度发生显著改变，显示Mn2+的神经毒性改变了神经元和胶质细胞间的谷氨酸—谷氨酰胺循环；Mn2+的神经毒性还导致了总肌酸浓度降低，提示活体谱定量时，需将此因素考虑在内；　　 5)用锰离子增强磁共振成像的方法检测了大鼠鼻腔滴入硫酸锌溶液后不同时间点嗅上皮和和嗅球形态与功能的改变，揭示了嗅上皮和和嗅球损伤与恢复的动态过程。MEMRI实验结果发现大鼠嗅上皮与嗅球间的神经连接在鼻腔滴入硫酸锌5个月后可得到部分恢复。