陆云达 陆一樑 陈 垚 柴新禹 任秋实 李丽明*（上海交通大学生物医学工程学院，上海 0040）

2（北京大学工学院生物医学工程系，北京 100871）

引言

20世纪70年代以来，一系列新的成像技术的出现使得神经科学家和医生们可以有效地观察到脑的功能性活动，为解释脑的奥秘提供了有效方法［1］。基于内源信号的脑功能光学成像技术（optical imaging based on intrinsic signals）就是其中之一。该技术的信号主要是来自于皮层局部氧消耗所造成的血红蛋白氧化水平的变化，通过测量皮层反射和后向散射光光强，来反映皮层功能活动引起的局部氧合血红蛋白、还原血红蛋白浓度以及组织光散射特性的改变［2］。1986年 Grinvald等首先利用了大脑内源性光学信号的特性建立了光学成像的方法，并记录到了大脑皮层的功能构筑［3］。局部血红蛋白氧化水平的变化能够准确地对神经元的局部活动作空间定位，因此基于内源信号的脑光学成像技术的空间分辨率能够达到100 μm，比fMRI和 PET的空间分辨率（2 000～4 000 μm）都要高［4］。由于不涉及到使用有毒性的物质，这种技术很适合于活体记录和长期发育研究［5］。这些优点使得该技术在神经科学领域得到了广泛的应用。

在视觉皮层的研究中，1991年Grinvald等利用内源信号光学成像技术在猴子模型上发现了大脑视皮层的方位功能柱有着类似大风车的结构，此后将光学成像方法应用于猫和猴的视皮层，又成功地记录到了方位选择性、眼优势等功能柱结构［3，6－8］。在听觉皮层、感觉皮层及嗅觉皮层等的研究中也广泛应用了这种技术［9－10］，Harel等在栗鼠的颞叶皮层上用内源信号光学成像揭示了3个相互独立的听觉区域；……