功能超声成像揭示排尿过程中的分布式脑-脊髓动态活动

摘要

排尿依赖于分布在脑和脊髓中的神经环路的协调活动，然而，这些过程的时空动态仍未得到充分阐明。脊髓损伤、帕金森病、多发性硬化及衰老等情况下，这些通路受损可导致神经源性膀胱功能障碍。本研究采用具有高时空分辨率和单试次检测灵敏度的功能超声成像（fUSI），探究排尿期间的中枢神经系统活动。在接受受控膀胱充盈并自主排尿的麻醉大鼠中，我们记录了脑或腰骶段脊髓的能量多普勒信号。我们在多个脑区，包括丘脑、下丘脑、中脑和新皮质（尤其是感觉运动区和压后皮质），以及脊髓背侧和腹侧神经环路中，观察到了与排尿相关且具有区域特异性的血流动力学响应。此外，这些区域的群体水平活动可用于准确解码膀胱压力动态。这些结果从系统层面刻画了排尿期间的中枢神经系统活动，并确立了fUSI作为开发旨在恢复膀胱控制功能的神经接口的技术平台。

排尿过程中脑—脊髓分布式动态：功能性超声成像揭示的研究 | bioRxiv

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排尿过程中脑—脊髓分布式动态：功能性超声成像揭示的研究

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https://doi.org/10.64898/2026.10.26.762042

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3美国加利福尼亚州洛杉矶，南加利福尼亚大学凯克医学院神经外科

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美国加利福尼亚州洛杉矶南加州大学；

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通信作者：

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排尿依赖于贯穿大脑和脊髓的分布式神经回路之间的协调活动，但这些过程的时空动态仍知之甚少。在脊髓损伤、帕金森病、多发性硬化症及衰老等情况下，这些通路受到破坏，可能导致神经源性膀胱功能障碍。本研究采用功能性超声成像（functional ultrasound imaging，fUSI）——一种具有高时空分辨率和单次试验敏感性的成像技术——探究排尿过程中的中枢神经系统活动。在接受膀胱控制性充盈和自主排尿的麻醉大鼠中，我们记录了来自大脑或腰骶部脊髓的功率多普勒信号。我们观察到，与排尿相关的不同脑区存在 distinct、区域特异性的血流动力学反应，包括丘脑、下丘脑、中脑和新皮质——尤其是感觉运动区和后扣带回区——以及脊髓的背侧和腹侧回路。此外，这些区域群体水平的活动能够准确解码膀胱压力动态。这些结果从系统层面对排尿过程中的中枢神经系统活动进行了刻画，并确立了fUSI作为开发恢复膀胱控制的神经接口的平台。

利益冲突声明

作者声明不存在任何利益冲突。

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版权

版权所有者

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发布于2026年10月29日。

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2026.10.26.762042;

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关键词：功能超声成像 · 排尿神经调控 · 脑脊髓神经环路 · 血流动力学响应 · 膀胱压力解码 · 神经接口

原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.26.762042v1?rss=1