基于光泵磁力计脑磁图的炎症痛模型大鼠脑活动性别差异研究

目的 脑磁图（magnetoencephalography，MEG）是一种非侵入性的神经成像技术，能够检测和记录由大脑电活动产生的磁场。与基于超导量子干涉仪（superconducting quantum interference devices，SQUID）的MEG相比，基于光泵磁力计（OPM）的MEG 具有灵敏度更高、空间分辨率更高和成本更低的优势。但目前大多数研究为临床研究，缺乏基于OPM技术开展的MEG动物实验研究。疼痛是一种不愉快的感官和情感体验。疼痛感知涉及大脑活动的复杂变化，并显示出性别差异。尽管临床上通过 MEG 发现了与疼痛相关的神经元活动，但其特点尚未阐明，关于疼痛相关大脑活动变化的基础研究仍然不足。本研究旨在用MEG技术在大鼠模型中研究炎症性疼痛（通过完全弗氏佐剂（Complete Freund’s Adjuvant，CFA）诱导）对大脑活动的影响，分析疼痛感知期间的大脑活动变化，并探索疼痛相关MEG信号的性别差异。方法 本研究使用成年雄性和雌性Sprague-Dawley大鼠。通过在爪内注射CFA（100 μl，50%溶液，稀释于生理盐水）诱导炎症性疼痛，对照组注射生理盐水。采用von Frey纤维在基线及注射后1 h评估疼痛行为。进行MEG记录时，麻醉大鼠的头部放置OPM，并置于多层磁屏蔽内，以确保信号的清晰度。每只大鼠进行两个15 min的MEG记录，其中包括5 min的基线记录和10 min的机械刺激阶段。通过去除伪影和累积频谱图对自发脑活动进行时频分析，生成聚焦于4~30 Hz频率范围的频谱图。结果 注射生理盐水/CFA前后，雄性和雌性大鼠的机械刺激都能提高alpha波活动（4~30 Hz）。与注射前的状态相比，注射生理盐水/CFA会增强雌雄大鼠的平均alpha波活动。值得注意的是，雌性大鼠在注射CFA 1 h后表现出的平均alpha波活动高于静息状态下注射生理盐水后的平均alpha波活动。此外，通过von Frey行为学测试测量的疼痛阈值没有出现性别差异，但在注射CFA后的静息状态下，雌性大鼠比雄性大鼠表现出更高的平均alpha频谱功率。结论 与雄性大鼠相比，雌性大鼠对炎症性疼痛的感知能力更强。综上所述，CFA注射后大脑alpha波活动表现出性别差异，在炎症性疼痛期间处于静息状态的雌性大鼠大脑alpha波活动静息水平较雄性大鼠高。本研究提供了一种基于OPM的MEG记录用以研究麻醉动物脑活动的方法。此外，本研究的结果有助于深入理解疼痛相关的神经活动和疼痛性别差异。