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生医工程学院团队、自动化系团队合作构建全皮层光电融合观测系统揭示深麻醉下脑活动“开关”
12 小时前
爆发-抑制节律（burst-suppression）是深麻醉、昏迷、低温及部分病理性无意识状态中常见的脑活动模式，特征为高幅电活动爆发与低活动抑制阶段交替出现。传统研究依赖宏观脑电信号，认为其反映全皮层在“整体开启”与“整体沉默”间的切换。然而，清华大学研究团队开发的CODE系统（全皮层光-电双模态神经接口），通过同步记录约1.8万个神经元钙活动与多区域皮层脑电图（ECoG）信号，揭示了爆发-抑制节律的动态神经机制。研究发现，爆发期与抑制期分别对应两类神经元群体的交替激活：爆发相关神经元在爆发期更活跃，抑制相关神经元在抑制期更活跃。这表明，ECoG信号中的“抑制”并非神经元完全沉默，而是存在分散、异步的神经元活动。进一步分析显示，爆发相关神经元在爆发早期快速同步激活，形成强功能连接；抑制相关神经元则在抑制期较晚、较分散地被招募，连接强度较弱。此外，爆发活动并非全皮层同步发生，而是从双侧外侧感觉皮层起始，逐渐向内侧及前方运动相关区域传播，呈现“边传播边同步”的时空特征。研究还发现，宏观ECoG信号对单细胞神经元活动的预测能力具有脑状态依赖性：清醒状态下预测效果最低，抑制期有所提高，爆发期最高。这一发现为理解麻醉、睡眠、昏迷等脑状态转换提供了跨尺度观测工具，并挑战了传统对爆发-抑制节律的简化认知。
