大脑和计算机之间最大的区别之一是能源效率。 人脑需要大约 20 瓦的能量才能使昏暗的灯泡发光。 另一方面，配备最先进人工智能的超级计算机消耗数十万瓦的电力。 如果我们能理清大脑中超能的机制，或许会引领未来异次元人工智能设备的发展。 因此，研究小组将大脑中血管的扩张和收缩运动（基底运动）作为实现大脑有效能量供应并有效排泄大脑废物的机制。

大脑最重要的功能之一是学习和记忆的能力。 这种能力使我们能够利用过去的经验来预测未来。 需要能量来编码大脑中的信息并引起神经回路的可塑性变化。 它的能量主要由氧气和葡萄糖组成，这些生物能量分子通过血液供应给大脑。 众所周知，血管是供血的管道，可以在几秒钟内自发扩张和收缩，这种现象称为血管舒缩。 这种缓慢的血管运动有利于通过减少血管阻力来有效灌注血液。 也有人认为血管运动可以清除淀粉样蛋白β等废物。 因此，人们认为促进大脑中的血管舒缩可以有效地为神经细胞提供能量，清除大脑的有害物质，这可能会影响大脑信息处理的质量。

活小鼠脑表面血管的荧光成像观察证实了自发血管运动

研究小组首先在麻醉下的活老鼠头皮上做一个切口，露出头骨并覆盖头骨，然后开发了一种方法，允许通过实心头骨观察大脑表面数周或更长时间。 接下来，在荧光宏观变焦立体显微镜下将头骨涂层的未麻醉小鼠固定在头部，并观察通过脑表面传输的血管。 在血管内的血液中使用荧光物质观察血管，测量血管内的荧光量和血管直径时，血管直径以0.05~0.1 Hz的低频自发扩张和收缩，血管内荧光量以相同的频率同步增减。

尽管可以在小鼠头骨中保持高水平的透明度，但很难通过实心头骨准确测量图像中血管壁的位置。 因此，决定测量血管中的荧光量作为脑血管直径的指标。 此外，当大脑在蓝色紫外线区域用激发光照射时，黄素等生物分子会产生内源性绿色自发荧光。 由于这种内源性自发荧光主要来自脑实质，因此血管表现为不发出荧光的“阴影”。 当测量自发荧光量随时间的变化时，观察到相位反转的振荡，尽管它与血管内荧光量的频率相同。 因此，研究表明，测量自发荧光的波动会导致血管运动的阴影成像。

水平振动引起的血管舒缩视觉刺激，振幅通过重复刺激逐渐放大

对清醒小鼠血管舒缩运动的分析表明，当小鼠呈现以低时间频率（0.25Hz）水平振荡的纵向条纹图案时，观察到与视觉刺激的时间频率完全匹配的血管舒缩振荡。 与视觉刺激同步的血管舒缩运动不仅在初级视觉皮层中被诱导，而且在大脑皮层和小脑大量的表面积中也被诱导。 随后，当视觉刺激反复呈现时，与视觉刺激频率同步的血管舒缩运动的振幅逐渐放大。 通过这种方式，还没有关于血管舒缩在整个大脑中被塑性放大和同步的现象的报道。

随着HOKR眼动学习的进展，水平振动刺激的重复增加了小脑血管运动的幅度

众所周知，当呈现在水平方向上周期性振荡的垂直条纹图案时，人类和小鼠的眼球会不由自主地跟随这种视觉刺激。 这种类型的眼球运动称为水平视觉眼球反应 （HOKR）。 如果你观察人眼从火车的窗户向外看，你可以看到跟随风景的运动，但这是由于眼球运动的不自主反应。 随着这种水平振动刺激的反复呈现，眼球运动的幅度逐渐增加，逐渐成为准确捕捉条纹的凝视。 众所周知，小脑絮状区域神经回路的可塑性变化对于学习 HOKR 运动至关重要。

因此，为了观察大脑深处小脑单叶区域的血管动力学，在单叶区域附近插入一根光纤，并使用光纤光度法进行荧光测量。 在这里，通过测量内源性自发荧光的波动，也测量了脑血管的阴影。 当呈现水平振动的视觉刺激时，通过光纤光度法测量的内源性自发荧光量也与视觉刺激的频率同步波动。 因此，当同时测量小脑半区HOKR眼动和血管舒缩运动时，结果表明，当水平振动刺激反复呈现时，随着HOKR眼动学习的进展，血管舒缩的幅度同时增加。 这些结果表明，通过血管舒缩同步有效供应能量可能有助于满足神经活动和神经回路重组所需的能量需求。

预计“Vasotre”将被验证为有效治疗阿尔茨海默病

在这项研究中，发现重复的周期性视觉刺激使大脑中的血管运动完全同步到频率。 由此，可以认为血液灌注是通过放大血管运动幅度来促进的，并且有效地供应能量。 此外，发现小脑运动学习与血管舒缩夹带同时增强。 因此，血管舒缩的增强可能会增加化生性，并为在神经元之间引起有效的突触可塑性提供基础。 颅神经回路的运作可能受到血管运动和能量分布的影响，也有人认为大脑和心灵的功能是由血管等外周系统的功能主导的。

此外，可以想象血管舒缩的扩增可以促进淀粉样蛋白β等废物的清除。 在糖尿病和血管性痴呆患者中，已知大脑中的血管舒缩减少。 近年来，关于40赫兹感觉刺激是否有益于治疗阿尔茨海默病（AD）一直存在争议。 然而，该研究表明，0.25 Hz的振动视觉刺激（比40 Hz慢得多）可有效触发整个大脑的振荡血管运动。 此外，研究表明，具有视觉刺激的重复基底运动训练（basotre）可以有效地诱导可塑性血管舒缩同步性。 “有人认为，像这样的完全非侵入性的血管可以扩展大脑功能，如学习和记忆，而无需在大脑中放置电极或施用药物。 

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