猕猴的体积功能超声成像

《IEEE/ASME Transactions on Mechatronics》：Volumetric Functional Ultrasound Imaging in Macaques

　　

摘要：

要将电路层面的活动与大规模的功能结构联系起来，就需要使用兼具高空间分辨率、广覆盖范围以及单次试验检测能力的成像技术。我们展示了在活跃的猕猴身上应用的体积功能性超声成像技术（3D-fUS），该技术能够以较高的时空分辨率（100 × 150 × 150 μm3的体素，频率为1.67 Hz）对约1立方厘米的皮质区域进行成像。通过这种技术，可以可靠地检测到单次试验和单个体素层面的视觉诱发反应，从而大幅缩短实验时间。为了实现类似功能性磁共振成像（fMRI）的基于模型的分析，我们估算出了fUS血流动力学响应函数（fUS-HRF），该函数在不同受试者、皮质区域以及视觉刺激下都具有稳定性，且可很好地用伽马函数来描述。与fMRI的HRF相比，fUS-HRF的反应速度更快，因此可以更频繁地呈现刺激。综上所述，3D-fUS是一种快速、具有体积成像能力且与电路结构相关的成像技术，有助于高效研究灵长类动物大脑皮层的动态变化。