清醒小鼠磁共振成像脑血流灌注测量的创新方法及其在神经影像研究中的意义

本研究针对麻醉状态下小鼠脑血流灌注(CBP)测量存在显著偏差的问题，开发了3D打印头部固定系统，首次实现清醒小鼠磁共振成像(MRI)的CBP精准测量。采用流动敏感交替反转恢复(FAIR)序列发现：麻醉状态下全脑(70.9±5.6 ml/min/100g)和皮层(67.8±8.5 ml/min/100g)灌注量显著高于清醒状态(51.1±3.3/46.7±3.4 ml/min/100g)，且变异系数更大。该成果为神经退行性疾病研究提供了更可靠的活体检测方案。

　　

在神经科学研究领域，准确测量脑血流灌注(Cerebral Blood Perfusion, CBP)是理解大脑功能的关键。作为氧气和营养物质输送的核心指标，CBP异常与阿尔茨海默病、脑卒中等重大疾病密切相关。然而传统磁共振成像(MRI)研究面临一个根本性矛盾：为保持实验动物静止必须使用麻醉剂，但麻醉本身会显著改变脑血管动力学和代谢活性，使得测量结果与真实生理状态存在系统性偏差。这种"测量手段干扰测量对象"的困境，长期制约着神经影像学研究的可靠性。

为破解这一难题，肯塔基大学的研究团队在《Journal of Neuroscience Methods》发表创新成果。他们设计出革命性的3D打印头部固定系统，配合专门的行为训练方案，首次实现清醒小鼠的MRI-CBP精准测量。通过对比麻醉与清醒状态的流动敏感交替反转恢复(Flow-sensitive Alternating Inversion Recovery, FAIR)序列数据，研究揭示麻醉会使全脑灌注量虚高38.7%，皮层灌注量虚高45.2%，且测量波动性显著增加。这一发现不仅证实了麻醉干扰的严重性，更建立了无需麻醉的标准化检测体系，为神经退行性疾病研究提供了更接近生理状态的评估工具。

关键技术方法包括：1) 采用3D打印定制框架与布鲁克小鼠支架兼容的头部固定系统；2) 对野生型小鼠进行为期3天的MRI环境适应训练；3) 使用FAIR序列定量检测单只小鼠在麻醉/清醒状态的CBP值；4) 通过方差分析比较不同状态的测量稳定性。所有实验均经肯塔基大学动物护理与使用委员会(IACUC)批准，在肯塔基大学磁共振成像与光谱中心(MRISC)完成。

【RESULTS主要发现】
全脑与皮层灌注量在麻醉状态下均显著升高(P<0.001)，其中全脑均值从清醒状态的51.1±3.3 ml/min/100g升至70.9±5.6，皮层从46.7±3.4升至67.8±8.5。麻醉组的测量变异系数(标准差/均值)全脑达7.9%，显著高于清醒组的6.5%。解剖图像显示新型固定系统能清晰呈现脑结构，证明其成像稳定性。

【DISCUSSIONS科学价值】
该研究首次系统量化了麻醉对CBP测量的干扰程度，解决了神经影像学领域长期存在的测量偏差问题。自主研发的固定装置具有多模态兼容特性，未来可拓展至双光子成像、血氧依赖(BOLD)功能成像等领域。特别值得注意的是，该技术使CO₂刺激等生理挑战实验能在清醒动物模型实现，为研究神经血管耦合机制开辟新途径。

研究结论强调：麻醉导致的CBP升高可能掩盖早期脑血管病变，影响药物疗效评估。这套清醒动物成像系统不仅提高测量准确性，其可重复性更使其成为标准化研究工具。资助信息显示，该工作获得美国国家老龄化研究所(5P30AG072946-04)等多项NIH基金支持，作者声明无利益冲突。由Jenna L. Gollihue、Stephen R. Dundon等组成的跨学科团队，在方法学创新与生理机制阐释方面均作出重要突破。