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研究背景:全身麻醉引起中枢神经系统抑制的机理仍未完全明确,而全身麻醉状态下大脑神经网络连接的变化也是一个急待解决的课题。基于同步化低频振荡信号静态功能连接方法广泛运用于人体神经网络的研究,功能连接磁共振成像技术使在体非侵入性神经网络活动的研究成为可能。实际上,同步化低频振荡信号不仅仅用于神经网络的研究,而且也可作为评价某些病理情况和麻醉药物中枢效应的依据。
目的:本课题运用功能连接磁共振成像技术,探讨广泛运用于临床的静脉麻醉药异丙酚对大鼠脑功能连接的影响,为揭示异丙酚应用后的中枢效应提供理论依据。
方法:Sprague-Dawley大鼠30只(雌雄不拘,体250g-350g)随机分成两组,每组15只。组Ⅰ腹腔注射异丙酚(Propofol)80mg/kg;组Ⅱ腹腔注射异丙酚160mg/kg,于大鼠翻正反射消失后送入Philips Achieve 3T磁共振扫描系统,采用四通道相控阵大鼠线圈采集功能和解剖磁共振图像数据。(1)采集功能像图像数据采用单次激发梯度回波EPI序列,其部分参数如下:TR为2000ms、TE为27.5ms、层厚为1mm、层间距为0mm,矩阵为96×96、翻转角为85°、视野为50×50mm;功能像共采取135个时间点图像(2)解剖像图像数据采用梯度回波脉冲序列,其部分参数如下:TR为2500ms、TE为240ms、层厚为0.5mm、层间距为0mm、矩阵224×224、翻转角为90°、视野为50×50mm。数据处理运用SPM2、Marsbar等软件。数据处理分析包括确定感兴趣区(region of intrest,ROI),低频滤波(截止频率小于0.08Hz)和计算功能连接。具体过程:对Paxinos,Watson大鼠脑图谱在模板的右侧丘脑勾画含9(3×3)个体素的ROI,提取ROI所有体素的时间序列后将ROI中所有体素平均并做小于0.08Hz的低频滤波得到一个标准时间序列;再基于简单相关的方法,将标准时间序列与大鼠全脑的每个体素做相关分析得到各只大鼠的相关图像,即功能连接图。分别对组Ⅰ、组Ⅱ大鼠功能连接图进行分析。
结果:1.异丙酚麻醉状态下大鼠大脑中存在低频振荡信号;2.组分析显示低剂量异丙酚麻醉组大鼠丘脑与同侧初级躯体感觉皮层(S1)及对侧次级躯体感觉皮层存在功能连接(S2)(p<0.005,未校正);而高剂量异丙酚麻醉组分析显示大鼠丘脑与其它脑区的功能连接消失(p<0.005,未校正)。
结论:
1.采用高场磁共振研究静态脑功能连接的结果表明,大鼠在较低剂量的异丙酚全身麻醉下丘脑-皮层间功能连接仍然存在;而加大剂量时可完全阻断大鼠丘脑-皮层间的功能连接。
2.异丙酚对大鼠静态脑功能连接的影响呈剂量依赖性。