乔治亚州奥古斯塔（2019年7月15日）-当我们的一组神经元通过认真思考数学问题或奇花异草的鲜艳色彩而被激活时，在一秒钟内流向这些脑细胞的血液就会增加一点。
乔治亚州医学院的生理学系神经血管生理学家Philip O“ Herron博士说，这种血流量的暴涨是大脑确保高度活跃的神经元获得足够的血液以及其中所携带的氧气和营养的一种方式。奥古斯塔大学。
O'Herron说，这被称为功能性充血，这是一种经常发生的现象，似乎也可以帮助大脑更好地针对“昂贵”血液的使用。
“大脑消耗大量能量，但是当神经元被激活时，它们消耗的能量要比沉默时更多。” O“ Herron说。“提供这种能量所需的血流量增加很小，与已经存在的血液量相比，通常仅增加百分之几。”
但是对于像O“ Herron这样研究大脑生理的科学家来说，即使是很小的增长也可能看起来有点过大。他是科学家中的一员，他们不仅看到了激活的神经元如何获得更多的血液和氧气，而且附近的组织也没有明显的参与。由于血液中的氧气含量仍然高于动作点的正常水平，因此似乎即使是正在发射的脑细胞也变得超出了需要。
O“ Herron已从美国国立卫生研究院（National Institutes of Health）获得了一项为期两年，价值420,000美元的探索/发展研究补助金，使他能够进一步了解这种自然的，共同的反应，包括神经活动如何推动血液流量增加，增加的重要性。对于神经元的健康和正常运作以及是否真的存在过度杀伤力。
更好地理解的好处可能包括更好地解释几十年来称为功能MRI或fMRI的成像技术的结果，该技术基于以下前提：增加的神经活动会影响到该区域的血液和氧气流，目前被用于探索诸如脑肿瘤的问题和癫痫病。它也可能会开始弄清楚功能性充血是否是大脑疾病（如中风和阿尔茨海默氏病等血流受到损害的疾病）中会出现的错误之一。
“没有人真正知道神经活动与血流变化之间的确切联系，” O Herron说。“尽管血管系统对神经活动的反应似乎过大，但生物系统很少浪费，因此我们可能缺乏对功能性充血的一些关键见识。可能有一个很好的理由，这就是我们要弄清楚的事情之一。”
他假设这种看似过度的杀伤力是由于血管之间相互交流以使更多的血液流向活动区域的结果。我们大脑表面的大血管逐渐向较小的血管供养，这些小血管潜入并直接供入脑组织。当小的潜水血管之一感觉到神经活动增强时，它会向较大的血管寻求帮助，这条信息必须在很长的距离内产生共振，并且喂食附近组织的血管也可能会收到该信息。“我们只是不知道，”奥·赫伦说。
通过这项新的资助，他与南卡罗来纳州医科大学的前同事合作，后者开发了一种转基因小鼠，其血管大小可以用光控制。那只老鼠使他能够限制进入活跃大脑区域的血液量，并研究神经元发生了什么。
他正在双光子显微镜的帮助下，通过颅骨上的小孔可视化神经元和血流，该显微镜可以看到小至1微米（约.00004英寸）的物体。大脑中的神经元大小通常在4微米至100微米之间，而携带氧气的红细胞约为5微米。
O“ Herron在2016年成为MUSC的教职人员时，是《自然》杂志一项研究的第一位作者，该研究是第一批发表的报告，该报告指出，由于神经活动增加，大脑面积增加而血液流量增加。
fMRI被认为是间接观察活动神经元的位置和水平，主要是通过测量与血流相关的变化。实际上，功能磁共振成像显示，随着神经元活动的增加，氧气水平实际上增加了。可以预料，由于忙碌的神经元正在使用更多的氧气，因此活动区域的氧气水平反而会下降。
红细胞中的蛋白质血红蛋白携带氧气，而携带氧气的血红蛋白与已经放弃的血红蛋白具有不同的磁性，这就是功能磁共振成像所识别的。
血流反应实际上比神经元反应慢，因此血流达到峰值可能需要5秒钟，而回到基线则需要15秒钟，他的基础科学研究表明血流速率保持升高稍长于提示他们的神经激活。
O“ Herron指出，我们大脑的各个部分始终处于关闭状态，并且处于正常状态，健康的大脑中的血流非常稳定，因此这是一种重要的刺激，它将推动神经元活动的方式增加，血液的流动性就会增加。说。
在疾病中，有些人认为例如在阿尔茨海默氏症中发生的神经元损害是由于脑细胞未获得所需的血液和氧气，并且由于不能充分清除血流所致的损害而使伤害加重了还需要带走副产物。其他人则认为神经损伤是第一位的。因此，O“ Herron想知道的许多事情之一是，他研究中的小鼠是否开始看起来像阿尔茨海默氏症模型。神经元是否会变得反应迟钝，甚至在没有这种自然增加的血流量的情况下死亡，而这种增加似乎会导致过度杀伤？
