检测大脑耗氧量的新方法

人脑消耗大量能量，需要不间断的氧气供应来维持其活动。因此，大脑配备了一个脆弱的血管网络，可以将氧分子输送到脑细胞。大脑耗氧代谢率(CMRO 2)表示大脑在给定时间内消耗了多少能量，是大脑活动的关键指标。

CMRO 2的直接量化是神经学的一个重要目标，因为 CMRO 2是稳态条件下组织病理学的重要衡量标准，例如与癌症、创伤性脑损伤和中风相关的组织病理学。此外，它在神经元活动期间的动态测量可以揭示大脑功能反应背后的代谢过程。尽管目前的一些方法能够对 CMRO 2进行量化，但通常它们不提供有关代谢事件和血管反应的相对时间的信息。

为了在大脑活动期间更清楚地了解 CMRO 2，宾夕法尼亚大学的研究人员开发了一种新颖的光学技术。正如Neurophotonics杂志报道的那样，该技术使用一对大分子磷光探针，并在临床前动物模型中展示了对 CMRO 2和脑血流(CBF)的实时监测的应用。

该技术直接探测大脑的氧气梯度。氧气梯度取决于大脑血管内(血管内)和紧邻脑细胞(血管外)的氧气浓度之间的差异。当脑细胞的新陈代谢变得更加活跃时，它们会消耗更多的氧气，从而使这种梯度变得更陡峭。因此，此梯度包含有关消耗了多少氧气的信息，可用于确定 CMRO 2。

测量提供了一个独特的机会来比较四个参数 CBF、piO2、peO2 和 CMRO2 的响应，从而揭示其他方法无法获得的有关响应幅度和动态的重要生理信息。图片来源：神经光子学(2022)。DOI：10.1117/1.NPh.9.4.045006

关键的一步是找到一种方法来同时测量血管外和血管内氧气水平之间的差异。为此，研究人员将一种称为 Oxyphor PtR4 的磷光探针注入血液中，并将另一种探针 Oxyphor PtG4 直接注入血管之间的空间。

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