目的:基于“神经血管耦合”机制,利用功能近红外脑成像技术(fNIRs)检测和评估阿尔茨海默病(AD)大鼠关键脑区血氧代谢与神经功能改变特征;并探讨和分析重复经颅磁刺激(rTMS)对AD大鼠关键脑区异常激活和功能损害的影响,初步揭示rTMS干预AD的脑功能可塑性机制,为rTMS干预AD的机制研究与应用提供依据。方法:SPF级2～3月龄健康雄性SD大鼠60只,经适应性饲养7天后,按随机数字表将其随机分为空白组10只、假手术组10只,剩余40只大鼠进行AD模型复制。AD模型复制采用腹腔注射D-半乳糖(120mg/kg/天,30天)和双侧海马CA1区一次性注射冈田酸(50ng/μl,2μl/侧)的复合造模方法;并利用Morris水迷宫实验进行AD模型评价。选取模型复制成功的大鼠30只,按随机数字表法随机分为模型组、多奈哌齐组、rTMS组,每组均10只。其中多奈哌齐组大鼠进行盐酸多奈哌齐溶液(0.45mg/kg/天)经口灌胃治疗,共14天;rTMS组大鼠采用经颅磁刺激仪及其配套的“8字”形刺激线圈,进行rTMS(10Hz)治疗,共14天。干预完成后,对全部大鼠进行认知相关行为学实验检测(包括Morris水迷宫实验、新物体识别实验)。再采用fNIRs采集系统检测各组大鼠大脑皮层Oxy-Hb、Deoxy-Hb、Total-Hb浓度变化。从8个光源-12个探测器(Source-Detector,S-D)中筛选出差异通道,根据光源—探测器覆盖大脑皮层的位置,参考《大鼠脑立体定位图谱》,确定AD模型大鼠的异常关键脑区。重点比较分析其异常关键脑区的血红蛋白浓度随时间变化情况。并借助大鼠全脑血氧水平的绝对值,构建其大脑皮层血流动力学图谱,依照《大鼠脑立体定位图Polyclonal hyperimmune globulin谱》和分析软件matlab平面图做对比和分析,进一步探讨rTMS疗法对AD大鼠相关脑区血氧代谢响应和神经功能损害的影响。结果1各组大鼠行为学检测结果1.1 Morris水迷宫实验结果比较(1)定位航行实验:与空白组相比,假手术组大鼠逃避潜伏期无明显差异(P>0.05)。与假手术相比,模型组大鼠逃避潜伏期均显著延长(P<0.05)。与模型组相比,多奈哌齐组大鼠和rTMS组大鼠逃避潜伏期均显著缩短(P<0.05)。与多奈哌齐组大鼠相比,rTMS组大鼠逃避潜伏期无显著差异(P>0.05)。(2)空间探索实验:与空白组相比,假手术组大鼠穿越平台次数、目标象限停留时间均无明显差异(P>0.05)。与假手术组相比,模型组大鼠穿越平台次数显著减少(P<0.05),目标此网站象限停留时间显著缩短(P<0.05)。与模型组相比,多奈哌齐组和rTMS组大鼠穿越平台次数明显增多(P<0.05),目标象限停留时间显著延长(P<0.05)。与多奈哌齐组相比,rTMS组大鼠穿越平台次数、目标象限停留时间均无明显差异(P>0.05)。1.2新物体识别实验结果比较与空白组相比,假手术组大鼠对物体的识别应用指数(DI)无明显差异(P>0.05)。与假手术组相比,模型组大鼠对物体的识别应用指数DI显著降低(P<0.05)。与模型组相比,多奈哌齐组和rTMS组大鼠对物体的识别应用指数DI均显著升高(P<0.05)。与多奈哌齐组相比,rTMS组大鼠对物体的识别应用指数DI无明显差异(P>0.05)。2 fNIRs检测结果2.1 fNIRs差异通道筛选结果对8S-12D所有通道的Oxy-Hb浓度进行的聚类、主成分等分析,发现各组大鼠S2-D2、S5-D11两个通道Oxy-Hb浓度有显著变化(P<0.05),表现为模型组组内出现聚类现象,与空白组、假手术组间出现分离现象,与多奈哌齐组、rTMS组也出现分离现象。多奈哌齐组、rTMS组与空白组得分图在空白组附近出现聚类现象。进一步参考《大鼠脑立体定位图谱》和分析软件matlab平面图对照,明确S2-D2通道对应检测大鼠额叶区、S5-D11通道对应检测大鼠顶叶区。2.2各组大鼠异常脑区血红蛋白浓度-时间变化比较结果2.2.1大鼠额叶(S2-D2)血红蛋白浓度-时间变化比较与空白组比较,假手术组大鼠额叶Oxy-Hb、Total-Hb、Deoxy-Hb浓度无显著差异(P>0.05)。与假手术组比较,模型组大鼠额叶Oxy-Hb、Total-Hb浓度均明显降低(P<0.05),Deoxy-Hb浓度显著升高(P<0.05);与模型组比较,多奈哌齐组大鼠与rTMS组大鼠额叶Oxy-Hb、Total-Hb浓度显著升高(P<0.05),Deoxy-Hb浓度显著降低(P<0.05)。与多奈哌齐组大鼠相比,rTMS组大鼠额叶Oxy-Hb、Total-Hb、DeoxyHb浓度均无显著差异(P>0.05)。2.2.2大鼠顶叶(S5-D11)血红蛋白浓度-时间变化比较与空白组比较,假手术组大鼠顶叶Oxy-Hb、Total-Hb、Deoxy-Hb浓度无明显差异(P>0.05);与假手术组比较,模型组大鼠顶叶Oxy-Hb、Total-Hb浓度均明显降低(P<0.05),Deoxy-Hb浓度显著升高(P<0.05);与模型组比较,多奈哌齐组大鼠与rTMS组大鼠顶叶Oxy-Hb、Total-Hb浓度显著升高(P<0.05),Deoxy-Hb浓度显著降低(P<0.05)。与多奈哌齐组比较,rTMS组大鼠顶叶Oxy-Hb、Total-Hb、Deoxy-Hb浓度均无明显差异(P>0.05)。2.3各组大鼠大脑皮层血流平面图比较结果在fNIRs显示的大脑皮层血流平面图内,颜色越趋于深红色,提示该部位脑区神经功能活动越兴奋;颜色越趋于深蓝色,表明该部位脑区神经功能活动越受到抑制。空白组大鼠大脑额叶、顶叶皮质表现为橙色、红色均匀区域,其中红色区域居多。与空白组比较,假手术组大鼠大脑额叶、顶叶皮质红色区域面积相对减少,橙色区域偏多。与假手术组比较,模型组大鼠大脑额叶、顶叶皮质出现多个蓝色和深蓝色的区域;与模型组比较,多奈哌齐组大鼠大脑额叶、顶叶皮质出现均匀黄绿色和橙色区域;rTMS组大鼠大脑额叶、顶叶出现较多均匀黄色、绿色区域。结论(1)AD大鼠模型表现为空间学习记忆与物体识别记忆等认知功能显著下降,rTMS可selleck激酶抑制剂有效改善上述症状;(2)AD大鼠模型额叶和顶叶出现异常激活和响应,rTMS可显著改善AD大鼠额叶、顶叶神经元活动和血氧代谢异常响应,表明rTMS对AD大鼠额叶、顶叶异常激活和响应模式有明显的调节作用,这可能是rTMS干预治疗AD的脑功能机制之一。