导电纳米颗粒辅助医学热成像技术揭示急性睡眠剥夺对大鼠大脑皮层去极化敏感性的影响

本研究针对急性睡眠剥夺(SD)对大脑皮层电活动的严重影响，创新性地采用导电纳米颗粒增强的医学热成像技术，结合EEG/EMG监测，首次实现了皮层去极化过程的可视化动态观测。研究发现SD大鼠出现显著体重下降、焦虑样行为及皮层温度异常，证实该技术可为睡眠障碍相关神经生理机制研究提供新方法，成果发表于《Journal of Thermal Biology》。

　　

在现代社会快节奏生活中，睡眠障碍已成为全球性健康危机。世界卫生组织数据显示，中国有超过3亿人受此困扰。睡眠剥夺不仅导致日间功能障碍，更与阿尔茨海默病等神经退行性疾病密切相关。然而，传统脑电监测难以直观反映皮层电活动的时空动态特征，这成为研究睡眠障碍神经机制的重要技术瓶颈。

为解决这一难题，来自北京的研究团队创新性地将导电纳米颗粒与医学热成像技术结合，在Sprague-Dawley(SD)大鼠模型中开展研究。通过建立急性睡眠剥夺模型，研究人员同步采集脑电图(EEG)和肌电图(EMG)数据，并利用纳米颗粒增强的热成像技术捕捉皮层温度变化。研究发现，睡眠剥夺组大鼠出现显著的体重下降和焦虑样行为，其皮层去极化过程在热成像中表现为特定脑区温度异常波动。这项发表于《Journal of Thermal Biology》的研究，首次实现了睡眠剥夺状态下皮层电活动的可视化动态监测。

关键技术方法包括：1）建立29只SD大鼠的急性睡眠剥夺模型；2）采用60s采样频率的EEG/EMG同步监测系统；3）导电纳米颗粒增强的医学热成像技术；4）行为学与生理参数联合分析。所有实验均符合国家实验动物伦理规范，实验动物购自北京斯贝福生物技术有限公司（许可证号：SCXK(京)2019-0010）。

【研究结果】
■ Experimental animal：使用29只8周龄雄性SD大鼠，体重(200±20)g，在20-22°C隔离通风环境中标准化饲养。
■ Culture and grouping of SD rats：通过持续干扰法建立急性睡眠剥夺模型，实验组(SD)与对照组(EC)在NREM/REM睡眠期呈现显著EEG信号差异。
■ Data acquisition of EEG and EMG in rats：睡眠剥夺组丧失NREM/REM睡眠周期特征，EEG振幅变异增大，EMG信号平滑化，提示皮层兴奋性调节异常。
■ Discussion：热成像显示SD组皮层特定区域温度变化达1.5-2.0°C，与导电纳米颗粒增强的信号传导效率呈正相关(r=0.82)。
■ CONCLUSION：纳米颗粒辅助热成像技术可检测到传统EEG无法捕捉的皮层微域温度波动，为睡眠障碍神经机制研究提供新维度。

这项研究的重要意义在于：首次将纳米材料特性与医学热成像技术结合，突破了传统神经电生理监测的空间分辨率限制。发现的皮层温度异常模式为睡眠障碍早期诊断提供了潜在生物标志物，其采用的导电纳米颗粒可显著提升微弱电活动的检测灵敏度（信噪比提升40%）。研究不仅证实急性睡眠剥夺会导致皮层电活动紊乱，更重要的是建立了一套可推广的技术范式，为研究其他神经系统疾病（如癫痫、偏头痛）的皮层兴奋性改变提供了新思路。作者团队特别指出，该方法无需侵入性操作即可获得皮层功能状态的空间信息，在临床转化方面具有独特优势。