北京大学研究团队：大鼠周围神经诱发脑皮层电位时空图——一种研究脑对周围神经反应模式的新方法 | Engineering

脑电活动，即神经元的兴奋，是大脑功能的重要体现。持续观察大脑的电生理信号对于了解神经系统的功能和信息处理机制具有重要意义。有关大脑对刺激的电反应已经在皮层的孤立区域或少数神经元中得到了很好的研究；然而关于大脑对周围神经刺激反应的确切时间-空间演变却了解的较少。这是一个重要的知识盲区，因为大脑的功能是由许多神经元协调完成的。这种复杂的过程无法用由传统方法获得的神经系统的碎片信息来很好地理解。然而，考虑到基于单电极或多电极矩阵的传统ECP记录方法的缺点，尽可能完整地确定大脑的功能参数极具挑战性。此外，传统方法难以实现长期、连续的检测和观察。因此，研究周围神经刺激下大脑的时间-空间动态变化，对于更深入地理解大脑的工作模式具有重要意义。

北京大学殷晓峰、姜保国研究团队在中国工程院院刊《Engineering》2022年7 月 刊 发表了题目为《大鼠周围神经诱发脑皮层电位时空图——一种研究脑对周围神经反应模式的新方法》的研究性文章，发展了一种新型大鼠脑皮层诱发电位微创正交记录方法。文章表明，在该方法下，刺激大鼠正中神经、尺神经和桡神经及其分支，首次获得了可重复、具有不同波形特点、可辨别的脑皮层诱发电位图谱，并将其时空变化规律以可视化的方式呈现出来。此外，文章也记录了正中神经离断4个月后，大鼠脑皮层诱发电位的变化。结果表明，大脑皮层对周围神经刺激的反应具有精确和可重复的时空顺序。文章的实验方法和波形图谱可作为测试平台用于探索周围神经系统和脑中枢神经系统之间的整体功能交互与动态重塑的时相机制。

文章创建了一种新的电生理方法，该方法采用正交导联系统和经颅骨微创植入电极，可以获得刺激周围神经后产生的脑皮层诱发电位和时间-空间特征。美国最近提出的脑10年计划（ten-year brain research plan），其中重要的一个方向就是解决既往对高级神经功能理解的碎片化问题。在该计划中，一个重要的研究领域是开发新技术，以尽可能完整地理解复杂的大脑功能。传统的电生理方法只能通过测量神经传导速度和诱发电位来确定周围神经与大脑的连续性。一直以来对周围神经系统与中枢神经系统之间复杂的功能关系都很难进行监测和分析。文章提供了一种周围神经连续电刺激后诱发脑皮层复合动作电位的电生理检测方法。然后，这些复杂的信号被分解到多个正交空间，从而产生的脑电信号可以被广泛地解析为时间和空间分量。通过这种方式，研究人员可以观察到大脑多个皮层区域在不同阶段的功能状态。文章显著地克服了传统方法不可避免的缺陷，如稳定性和可重复性差、个体变异严重、代表性有限；因此，文章在反映大脑的整体功能过程和特征方面迈出了一大步。

文章为探索周围神经系统与中枢神经系统之间的整体功能联系和重塑机制提供了一种新的方法，首次获得了大脑对外周刺激的精确且可重复的时空反应。该方法简单、稳定、重复性好、个体变异小。该方法提供了丰富的信息并为系统分析外周和中枢神经系统之间的功能联系提供了基础。文章可以作为一个实验平台，用于研究大脑和周围神经重建随着时间推移的动态交互情况。但是，文章目前还缺乏对每个波分量的生理意义的准确分析。文章获得的参数均为麻醉下获得的；虽然每条外周神经的刺激呈现出独特的重复脑反馈波形，但这些波形应与正常生理状态下的不同。未来的研究将更详细地解决这些问题。

以上内容来自：Xiaofeng Yin, Jiuxu Deng, Bo Chen, Bo Jin, Xinyi Gu, Zhidan Qi, Kunpeng Leng, Baoguo Jiang. A Temporal–Spatial Atlas of Peripheral Nerve Evoked Cortex Potential in Rat: A Novel Testbed to Explore the Responding Patterns of the Brain to Peripheral Nerves [J]. Engineering, 2022, 14(7): 147-155.