張 斌 吳 哲 何宏建 丁秋萍 秦 臻 高克強(qiáng) 鐘健暉 王 平#

(浙江大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程與儀器科學(xué)學(xué)院生物傳感器國家專業(yè)實(shí)驗(yàn)室, 生物醫(yī)學(xué)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 腦影像科學(xué)技術(shù)中心， 杭州 310007)

引言

氣體檢測在食品安全、緝毒搜爆、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域具有重要的意義[1]。哺乳動(dòng)物的嗅覺系統(tǒng)在尋找食物或配偶，躲避天敵等方面具有重要作用，其具有高靈敏度和高特異性，是一種十分適合氣味檢測和識別的氣體傳感器。哺乳動(dòng)物嗅覺系統(tǒng)包括嗅上皮、嗅球和嗅皮層。氣體分子與嗅上皮中的嗅感覺神經(jīng)元(olfactory sensory neurons, OSNs)上的受體結(jié)合，產(chǎn)生動(dòng)作電位[2]，并沿嗅感覺神經(jīng)元的軸突傳導(dǎo)到嗅球中嗅小球中的僧帽/叢狀(M/T)細(xì)胞[3]。嗅覺信息在嗅球中被整合和編碼[4]，并最終在嗅皮層中形成嗅感覺。人工電子鼻模仿這一機(jī)制，并在過去的幾十年中應(yīng)用于許多領(lǐng)域[5-8]。然而，電子鼻的性能與動(dòng)物嗅覺系統(tǒng)相比相去甚遠(yuǎn)，因而出現(xiàn)了基于腦機(jī)接口和神經(jīng)解碼技術(shù)的在體生物電子鼻。該方法通過在嗅球中植入電極并記錄電生理信號，可以得到比電子鼻更多的氣味信息[9-11]。

盡管在體生物電子鼻能得到更多的氣味信息，但目前電極的植入位置主要依靠腦圖譜定位和實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，其成功率不高，很難直接找到對某一指定氣體敏感的神經(jīng)元或區(qū)域。目前國內(nèi)外已有嗅覺圖譜方面的研究，主要采用2-脫氧葡萄糖(2DG)攝取量制圖[12-13]和功能磁共振成像(fMRI如血氧水平依賴(BOLD)成像技術(shù))[14-15]。2DG法需要對嗅球進(jìn)行切片、X光成像等處理，過程復(fù)雜、工作量大，同一只動(dòng)物無法進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)[12-13]；BOLD成像克服了以上缺點(diǎn)，但其檢測的是激活腦區(qū)及其周圍區(qū)域血液動(dòng)力學(xué)變化，只能間接反映神經(jīng)元活動(dòng)，且功能磁共振激活區(qū)域與真實(shí)的活動(dòng)區(qū)域是否完全一致在學(xué)術(shù)界尚有爭論。相比上述兩種方法，錳離子增強(qiáng)磁共振成像技術(shù)(MEMRI)是一種更合適的技術(shù)[16]。

磁共振成像(MRI)是一種無創(chuàng)的成像技術(shù)，且無CT和X光等成像技術(shù)中存在的有害輻射，不會(huì)對檢測對象造成傷害[17]。因此，MRI目前廣泛應(yīng)用于臨床診斷和基礎(chǔ)研究，尤其是在腦功能成像方面，是一種極其重要的工具[18]。錳離子增強(qiáng)磁共振通過在生物體內(nèi)引入外源性的錳離子(Mn2+)作為磁共振對比劑來在體、直接、動(dòng)態(tài)等研究腦區(qū)的功能活動(dòng)[19]。MEMRI的實(shí)現(xiàn)基于Mn2+的兩個(gè)特點(diǎn)：Mn2+是一種鈣離子(Ca2+)類似物，在嗅覺神經(jīng)系統(tǒng)中，當(dāng)嗅感覺神經(jīng)元與氣體分子結(jié)合，鈣離子通道打開，Mn2+會(huì)像Ca2+一樣通過Ca2+通道進(jìn)入嗅覺系統(tǒng)，并在經(jīng)過的神經(jīng)細(xì)胞中沉積，需要數(shù)天甚至更久才會(huì)被完全代謝[20]；Mn2+是一種順磁性很強(qiáng)的物質(zhì)，會(huì)縮短其周圍水質(zhì)子的T1和T2弛豫時(shí)間[21]。

本研究基于腦機(jī)接口和錳離子增強(qiáng)磁共振成像技術(shù)提出了一種新的氣體檢測方法，通過在大鼠單側(cè)鼻腔內(nèi)滴入MnCl2溶液并給予氣味刺激，掃描磁共振圖像，并根據(jù)圖像確定嗅球中氣體特異性區(qū)域，在該區(qū)域植入微絲陣列電極，記錄和分析嗅覺電生理信號進(jìn)行氣味識別。該方法對正丁酸和乙酸異戊酯具有很低的檢測下限。

1 材料和方法

1.1 動(dòng)物準(zhǔn)備與氣體刺激

正丁酸、辛醇、乙酸異戊酯分別具有典型的官能團(tuán)，有特殊的氣味并且其氣味有一定的差異，是嗅覺研究中較為常用的物質(zhì)。因此在本研究中選取了這三種物質(zhì)作為刺激氣體。氣體由無色無味的礦物油進(jìn)行稀釋，濃度為10-1～10-9mol/L，并儲(chǔ)存在密封玻璃瓶中。

本實(shí)驗(yàn)選取健康的雄性SD大鼠(200～250 g)，從腹腔注射10%水合氯醛(4 mL/kg)麻醉后，用移液槍在大鼠右側(cè)鼻腔滴入20 μL MnCl2溶液(400 mmol/L)，為使MnCl2溶液分布較均勻，溶液分4次滴入右側(cè)鼻腔的不同深度，且始終保持大鼠處于仰臥位以保持溶液與嗅上皮接觸[22]。將大鼠放在一個(gè)密封的長方形有機(jī)玻璃箱中央，在靠近大鼠鼻子處和籠子4個(gè)角落均放置一個(gè)小玻璃皿，每個(gè)玻璃皿中滴有0.1 mL刺激氣體溶液(0.1 mol/L)，大鼠在箱子中始終保持仰臥位。10 min后大鼠被固定在磁共振兼容的大鼠適配器上并放入核磁共振儀中進(jìn)行MRI掃描。

1.2 MEMRI數(shù)據(jù)采集

MEMRI數(shù)據(jù)采集在西門子MAGNETOM Prisma 3T磁共振上進(jìn)行，采用4 cm單通道環(huán)形線圈緊貼大鼠鼻腔外側(cè)上方的方式進(jìn)行掃描。使用3D FISP序列，其具體參數(shù)如下：TR 20 ms，TE 5.2 ms，圖像大小256像素×153像素×22像素，空間分辨率0.195 mm×0.195 mm×0.5 mm，激發(fā)角30°?？紤]到體素體積較小，因此采用掃描10次平均的方式以增加信噪比，每次掃描時(shí)間為11 min 10 s。

本實(shí)驗(yàn)共對10只大鼠(4只使用乙酸異戊酯、4只使用正丁酸、2只使用辛醇)進(jìn)行了氣味刺激下的MEMRI掃描，其中辛醇刺激的一只大鼠在掃描期間死亡。每只大鼠在滴入氯化錳溶液之前，以及滴入氯化錳溶液之后的0.5、2.5和 6 h分別進(jìn)行了掃描。掃描分別在大鼠的橫斷位與冠狀面進(jìn)行。掃描過程中對大鼠一直進(jìn)行氣味刺激。

1.3 嗅覺電生理信號采集

為了同步記錄多個(gè)嗅球區(qū)域的神經(jīng)元信號，本研究設(shè)計(jì)制作了16通道微絲陣列電極。將16根直徑35 μm的鎳鉻合金絲(AM system，WA，#762000)兩兩旋成一股，并整齊排列在PCB板兩面。雙股電極絲的間距為100～200 μm。電極上留有轉(zhuǎn)接口可與神經(jīng)信號采集系統(tǒng)相連。本研究采用Plexon公司的OmniPlex神經(jīng)信號采集系統(tǒng)記錄嗅覺電生理信號，該系統(tǒng)將信號放大濾波后存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，其采樣頻率為40 kHz，放大倍數(shù)為1 000倍，濾波范圍為0.5 Hz～8 kHz。

大鼠從磁共振掃描中恢復(fù)后，從腹腔注射10%水合氯醛(4 mL/kg)再次麻醉，并固定在立體定位儀上。手術(shù)在無菌條件下進(jìn)行，利用開顱手術(shù)移除嗅球上方的頭骨，暴露出嗅球背部，用液壓微推進(jìn)器將電極緩慢植入到嗅球僧帽細(xì)胞層，具體位置由MEMRI實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定。用牙科水泥將電極進(jìn)行包埋固定。

大鼠休養(yǎng)一周后進(jìn)行氣體檢測實(shí)驗(yàn)。從腹腔注射10%水合氯醛(4 mL/kg)麻醉后至于行為箱(長30 cm，寬25 cm，高30 cm)中，頭部電極與OmniPlex系統(tǒng)前置探頭相連，將滴有0.1 mL氣體溶液的濾紙放于大鼠鼻腔旁，停留5 s，記錄氣體刺激前5 s和刺激后10 s內(nèi)的電生理信號。在開始下一次氣體刺激前向行為箱中通入新鮮空氣并等待2 min以上。

1.4 數(shù)據(jù)處理

磁共振掃描圖像主要由RadiAnt DICOM Viewer和MRIcroN查看，并借助MATLAB和NIfTI工具包進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

電生理數(shù)據(jù)由Matlab進(jìn)行離線處理，利用巴特沃斯數(shù)字帶通濾波器分別提取出spike信號(200～400 Hz)和局部場電位(local field potential，LFP)信號(1～100 Hz)。采用雙閾值法可以提取單個(gè)神經(jīng)元的spike鋒電位，計(jì)算各個(gè)時(shí)間窗內(nèi)的發(fā)放頻率，并計(jì)算氣味刺激前后的spike發(fā)放頻率差值。LFP是局部場電位，是記錄位點(diǎn)周圍神經(jīng)元電信號的綜合響應(yīng)，本研究對LFP進(jìn)行了頻譜分析。

2 結(jié)果

2.1 Mn2+在嗅覺系統(tǒng)中的傳遞

圖1中給出了大鼠右側(cè)鼻腔中滴入Mn2+并給予乙酸異戊酯氣味刺激后的部分磁共振掃描結(jié)果，圖中從上至下分別為嗅上皮所在的其中一個(gè)層面的冠狀位MRI圖像，嗅球所在的其中一個(gè)層面的冠狀位MRI圖像，以及嗅球所在的其中一個(gè)層面的橫斷位MRI圖像，從左至右分別為尚未滴入錳離子溶液與滴入后0.5、2.5和6 h后的MRI圖像。如圖1所示，滴了Mn2+的右側(cè)鼻腔中，錳離子逐漸進(jìn)入嗅覺系統(tǒng)，并明顯增強(qiáng)了磁共振信號。在實(shí)驗(yàn)剛開始時(shí)，Mn2+尚未進(jìn)入嗅覺系統(tǒng)，嗅上皮和嗅球左右兩部分無明顯區(qū)別；滴入Mn2+0.5 h后，大鼠右側(cè)嗅上皮中部分區(qū)域信號相比左側(cè)明顯更強(qiáng)(圖像更亮意味著信號更強(qiáng))，但嗅球中并未看到明顯變化。2.5 h后，右側(cè)的嗅上皮和嗅球均有部分區(qū)域比右側(cè)更亮，即Mn2+已經(jīng)進(jìn)入了嗅球并且在嗅上皮中仍有殘留。6 h后，右側(cè)的嗅上皮仍比左側(cè)更亮，而嗅球中變亮的區(qū)域相比2.5 h時(shí)的區(qū)域明顯變大(無論是橫斷位還是冠狀位圖像)，說明Mn2+在不斷地進(jìn)入嗅球的其他區(qū)域。

為了解Mn2+在嗅球中特定部位的濃度變化，筆者測量了在乙酸異戊酯刺激實(shí)驗(yàn)中4只大鼠同一位置(圖1紅色黑色所指的黑色圓點(diǎn)處)的MRI信號強(qiáng)度，并以對側(cè)嗅球?qū)ΨQ位置的信號強(qiáng)度作為基準(zhǔn)值得到相比強(qiáng)度，以盡量消除大鼠個(gè)體差異性等造成的干擾。如圖2所示，無論是該點(diǎn)的信號絕對強(qiáng)度還是相對強(qiáng)度，均呈明顯的上升趨勢，說明該點(diǎn)的Mn2+濃度在不斷增長。

2.2 不同氣味誘發(fā)嗅球不同區(qū)域響應(yīng)

當(dāng)大鼠受到不同的氣體刺激時(shí)，由于對氣體分子有響應(yīng)的嗅感覺神經(jīng)元不同，因此Mn2+會(huì)進(jìn)入不同的嗅感覺神經(jīng)元，并最終進(jìn)入嗅球的不同區(qū)域。圖3 給出了4只大鼠在氣味刺激4 h后嗅球同一層的MRI圖像，其中大鼠A和B的刺激氣體為正丁酸，大鼠C刺激氣體為辛醇，大鼠D的刺激氣體為乙酸異戊酯。

如圖3所示，被3種不同氣體刺激的大鼠的嗅球發(fā)亮區(qū)域有明顯區(qū)別，而兩只被正丁酸刺激的大鼠的嗅球發(fā)亮區(qū)域較相似：對正丁酸有響應(yīng)的區(qū)域集中在嗅球的腹外側(cè)邊緣，對辛醇有響應(yīng)的區(qū)域集中在嗅球腹側(cè)，對乙酸異戊酯有響應(yīng)的區(qū)域集中在嗅球的外側(cè)。

圖1 大鼠右側(cè)鼻腔注射Mn2+并用乙酸異戊酯刺激后大鼠嗅覺系統(tǒng)MRI圖像隨時(shí)間的變化(每行從左至右分別為0、0.5、 2.5、 6 h)。(a)嗅上皮(冠狀位)；(b)嗅球(冠狀位)，黑色箭頭所指的黑點(diǎn)為圖2中采集數(shù)據(jù)的位置；(c)嗅球(橫斷位)Fig.1 The MRIs of rat′s olfactory system changed over time after Mn2+ administration and isoamyl acetate stimulation (From the left to the right in each row, the time evolution is 0, 0.5, 2.5 and 6 h after Mn2+ administration). (a) Olfactory epithelium (coronal); (b) Olfactory bulb (coronal). The black dots pointed by the arrows represent where data in Fig.2 are collected; (c) Olfactory bulb (transverse)

圖2 乙酸異戊酯刺激下嗅球某一位置MRI信號強(qiáng)度隨時(shí)間的變化。(a)絕對信號強(qiáng)度；(b)相對信號強(qiáng)度Fig.2 MRI signals at the same position of rats’ OBs along time after isoamyl acetate stimulation. (a)Absolute signal amplitude; (b) Relative signal amplitude

圖3 不同氣味刺激使Mn2+在大鼠嗅球的不同區(qū)域累積(圖像中越亮的區(qū)域說明Mn2+更多)。(a)大鼠A(正丁酸)；(b)大鼠B(正丁酸)；(c)大鼠C(辛醇)；(d)大鼠D(乙酸異戊酯)Fig.3 Mn2+ accumulation regions varied when rats were stimulated by different odors (Brighter represents more Mn2+ accumulation). (a) Rat A (n-butyric acid); (b) Rat B (n-butyric acid); (c) Rat C (octanol); (d) Rat D (isoamyl acetate)

2.3 電生理信號對氣味刺激的響應(yīng)

圖5 Spike信號分析(虛線為氣體刺激起始時(shí)刻)。(a)嗅球外側(cè)單個(gè)通道在乙酸異戊酯刺激前后的spike信號；(b)該段信號對應(yīng)的不同時(shí)間窗內(nèi)的發(fā)放頻率；(c)該段信號所有spike信號的疊加Fig.5 Analysis of spike signal (The dotted line represents the start of odor stimulation). (a)Spike signal recorded by one channel in the lateral OB before and after isoamyl acetate stimulation; (b)Spike firing frequency in different time bins; (c)All spike waveforms overlapping.

根據(jù)MEMRI的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，不同氣味在嗅球中引起響應(yīng)的區(qū)域不同，因此在大鼠嗅球不同的位置(嗅球腹外側(cè)：Bregma點(diǎn)前8.5 mm，骨縫線右側(cè)1.5 mm，深度2.0 mm；嗅球外側(cè)：Bregma點(diǎn)前8.5 mm，骨縫線右側(cè)1.0 mm，深度4.0 mm)分別植入電極并記錄電生理信號。如圖4所示，嗅球腹外側(cè)的LFP信號在受到正丁酸氣味刺激后會(huì)發(fā)生變化(見圖4(a))，β波(15～30 Hz)在氣味刺激后幅值增大(見圖4(b))，對比氣味刺激前后的頻譜圖發(fā)現(xiàn)，在15～40 Hz頻段信號明顯增強(qiáng)(見圖4(c))。但用乙酸異戊酯氣味刺激該區(qū)域的LFP并沒有明顯變化(見圖4(d)～(f))。

嗅球外側(cè)的LFP信號在受到乙酸異戊酯氣味刺激后也會(huì)發(fā)生變化(見圖4(g))，β波(15～30 Hz)在氣味刺激后幅值增大(見圖4(h))，對比氣味刺激前后的頻譜圖發(fā)現(xiàn)，在15～30 Hz頻段信號明顯增強(qiáng)，但用正丁酸氣味刺激該區(qū)域的LFP并沒有明顯變化(圖中未給出)。

每個(gè)植入到大鼠嗅球中的電極有16個(gè)通道，其中通常能在幾個(gè)通道的信號中檢測到較為穩(wěn)定和高信噪比的spike鋒電位。當(dāng)大鼠受到氣味刺激時(shí)，某些通道的spike信號也會(huì)發(fā)生變化，其發(fā)放頻率會(huì)增加或減少。圖5(a)給出了嗅球外側(cè)一個(gè)通道在乙酸異戊酯刺激實(shí)驗(yàn)中記錄的信號。圖5(b)為該段信號不同時(shí)間窗內(nèi)的發(fā)放頻率，在給予氣味刺激后，發(fā)放頻率明顯升高。圖5(c)為該段時(shí)間內(nèi)所有spike鋒電位的疊加。圖6給出了植入在嗅球外側(cè)的電極在乙酸異戊酯刺激實(shí)驗(yàn)中記錄到spike的6個(gè)通道在乙酸異戊酯刺激前后平均發(fā)放頻率的變化，可以看出某些通道的發(fā)放頻率增加了，某些通道的發(fā)放頻率降低了，而某些通道沒有明顯變化。某些通道在氣體刺激后不僅會(huì)改變發(fā)放頻率，而且其頻率變化與刺激氣體的濃度呈現(xiàn)較好的線性(見圖7)。根據(jù)最低檢測限的定義，這兩個(gè)通道對乙酸異戊酯和正丁酸的檢測下限分別為0.033 0 和0.007 2 μmol/mL。

圖4 嗅球LFP信號分析(左側(cè)圖中的虛線為氣體刺激開始時(shí)刻)。(a)～(c)正丁酸刺激前后嗅球腹外側(cè)LFP信號、β波信號和刺激前后的LFP頻譜圖；(d)～(f)乙酸異戊酯刺激前后嗅球腹外側(cè)LFP信號、β波信號和刺激前后的LFP頻譜圖；(g)～(i)乙酸異戊酯刺激前后嗅球外側(cè)LFP信號、β波信號和刺激前后的LFP頻譜圖Fig.4 Analysis of LFP signals in OBs (In the left plots, the dotted line represents the start of odor stimulations). (a)～(c)LFP and β wave in the ventral lateral OB and the spectrogram of LFP before and after n-butyric acid stimulation; (d)～(f)LFP and β wave in the ventral lateral OB and the spectrogram of LFP before and after isoamyl acetate stimulation; (g)～(i)LFP and β wave in the lateral OB and the spectrogram of LFP before and after isoamyl acetate stimulation.

圖6 植入在嗅球外側(cè)的電極中的6個(gè)通道在乙酸異戊酯刺激實(shí)驗(yàn)中的頻率變化Fig.6 The 6 channels of the electrode implanted in the lateral OB had different firing frequency variations in the isoamyl acetate stimulation trail

圖7 頻率響應(yīng)-濃度曲線。(a)乙酸異戊酯；(b)正丁酸Fig.7 The responsive firing rate curve to different concentrations of odors. (a)Isoamyl acetate; (b)N-butyric acid

3 討論

研究發(fā)現(xiàn)，Mn2+在嗅上皮和嗅球中的傳遞速度有較大區(qū)別。在大鼠鼻腔滴入Mn2+并進(jìn)行氣味激10 min后，立即掃描MRI圖像即可在嗅上皮中觀察到Mn2+的存在，大約1 h后可以在嗅球前側(cè)觀察到Mn2+的沉積。而Mn2+在嗅球中的傳遞速度要慢得多，如圖1中嗅球冠狀位和橫斷位MRI圖像所示，Mn2+從2.5～6.0 h之間傳遞的距離很小。這與文獻(xiàn)中的結(jié)果類似[15]。人們猜測，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因可能是嗅球中的結(jié)構(gòu)相比嗅上皮到嗅球的神經(jīng)投射更復(fù)雜，嗅球中的突觸更多，神經(jīng)元之間的連接更復(fù)雜，而Mn2+在突觸的傳播速度可能會(huì)受到限制，因而影響了其在嗅球內(nèi)的傳播速度。

本研究利用MEMRI顯示了嗅覺通路的一部分，Mn2+的沉積路徑可視為嗅覺信號的傳導(dǎo)路徑。從MRI圖像可以看出，單種氣味分子會(huì)激活嗅上皮上的大片嗅感覺神經(jīng)元，并投射到嗅球中的某個(gè)區(qū)域，而不是只與一種神經(jīng)元結(jié)合并投射到單個(gè)嗅小球。實(shí)際上，嗅感覺神經(jīng)元與氣味分子之間存在交叉響應(yīng)，即一種氣味分子可以激活多種神經(jīng)元，而一種神經(jīng)元會(huì)對多種氣體分子產(chǎn)生響應(yīng)[3,11]。嗅上皮中同一種嗅感覺神經(jīng)元會(huì)投射到同一個(gè)嗅小球中。因此，單種氣味分子也會(huì)激活多個(gè)嗅小球，即在MRI圖像中嗅球會(huì)有某一片區(qū)域發(fā)亮(見圖1)；同一個(gè)嗅小球會(huì)被多種氣體激活，即MRI圖像中嗅球發(fā)亮區(qū)域會(huì)有重疊(見圖3)。

本研究在人體3T磁共振掃描儀上掃描大鼠，對于序列可實(shí)現(xiàn)的空間分辨率和信噪比具有較高要求?；趦煞矫嬉蛩氐木C合考慮，并未采用錳離子增強(qiáng)MRI常用的T1W SE或IR-SE序列，而是選用了3D FISP序列。該序列產(chǎn)生的是T1/T2加權(quán)圖像，即具有較小T1/T2比值的組織將產(chǎn)生更大信號。

在MEMRI實(shí)驗(yàn)中對某種有響應(yīng)的區(qū)域的LFP對響應(yīng)的氣體也會(huì)有響應(yīng)，該氣體刺激會(huì)使LFP信號中的β波能量增強(qiáng)，而其他氣體的刺激并無此現(xiàn)象(見圖4)，證明電生理方法與MEMRI測得的響應(yīng)區(qū)域相同(見圖5)。Spike信號對氣味刺激也會(huì)有響應(yīng)，且不同的通道對同一種氣味的響應(yīng)不同(見圖6)。利用某些通道spike發(fā)放頻率變化對特定氣體的濃度的響應(yīng)，可以檢測到濃度較低的氣體分子(見圖7)，且檢測限比傳統(tǒng)電子鼻更低[23]，能較好發(fā)揮哺乳動(dòng)物嗅覺高靈敏度的優(yōu)勢。

本研究同時(shí)存在一定的局限性，如MRI圖像的分辨率(195 μm)大于嗅小球的尺寸(50～100 μm)，而嗅小球是嗅球中的功能單元，因此本研究尚不能發(fā)現(xiàn)刺激氣味與嗅小球之間的響應(yīng)關(guān)系，本課題組正在嘗試使用更高磁場強(qiáng)度的磁共振儀器，得到分辨率和圖像質(zhì)量都更高M(jìn)RI圖像。

4 結(jié)論

本研究利用錳離子增強(qiáng)磁共振成像技術(shù)研究了嗅覺信息的傳導(dǎo)通路，證明了嗅覺的交叉響應(yīng)機(jī)理。通過磁共振圖像標(biāo)記了嗅球中的對特定氣體敏感的區(qū)域，輔助電生理定位，在相應(yīng)的嗅球區(qū)域植入微絲陣列電極。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，嗅覺信號中的LFP和spike信號都對氣體產(chǎn)生響應(yīng)。據(jù)此，設(shè)計(jì)了新型的高特異性、低檢測下限的氣體檢測系統(tǒng)。本研究是第一個(gè)利用磁共振輔助定位的生物電子鼻，在爆炸物搜索、食品安全等方面將有廣闊的前景。

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