1、乳酸——大脑内重要的能量代谢关键信号

乳酸，这个我们常常在运动生理学中听到的名词，其实也是大脑能量代谢中一个至关重要的物质。它并非仅仅是剧烈运动后肌肉酸痛的“罪魁祸首”，更是大脑在应对高能量需求、氧气供应不足等复杂生理状态时，能量代谢平衡的重要指标。大脑是全身耗能最高的器官，其能量供应的稳定性和效率直接关系到我们的思考、情绪、记忆乃至意识状态。乳酸作为糖酵解的产物和丙酮酸还原的终点，其浓度变化能够反映大脑特定区域、特定时间点的能量代谢状态和神经活动强度。因此，精确、实时地监测大脑中的乳酸水平，对于理解大脑功能、揭示疾病机制具有不可估量的价值。

2、脑科学研究：聚焦功能与疾病，能量代谢是核心之一

当前，脑科学研究正以前所未有的速度发展，从解析基本神经环路功能到探索复杂精神疾病的发病机制，研究范围日益广泛。科研人员越来越认识到，神经活动与能量代谢之间存在着密不可分的联系。大脑的能量代谢不仅为神经活动提供燃料，其代谢产物（如乳酸）本身也可能作为信号分子，参与调节神经递质释放、突触可塑性等关键过程。因此，深入理解大脑能量代谢，特别是像乳酸这样的关键代谢物如何动态变化，已成为现代脑科学究的核心议题之一。这要求我们拥有能够直接、实时、高灵敏度地探测大脑内部化学信号的工具。

3、活体脑内乳酸实时检测最新进展

传统乳酸检测方法包括比色法、分光光度法、荧光法、高效液相色谱法和液相色谱-质谱法，上述检测方法或操作繁琐，或需要昂贵的检测设备。然而在众多检测方法中，电化学检测技术以其独特的优势脱颖而出，成为脑化学研究，特别是乳酸监测的有力武器。电化学方法通过乳酸电极传感器，植入大脑特定脑区（如纹状体），搭配脑化学物质实时分析系统完成实时、连续地监测乳酸浓度的动态变化。此实验具有极高的时间分辨率（可达毫秒级），能够捕捉到与快速神经活动相关的乳酸波动。

4、脑内乳酸实时检测实例展示

 实验过程中拍摄图片

4.1乳酸实验结果展示

清醒小鼠监测乳酸的释放

图：清醒小鼠监测乳酸的释放。通过手术将工作电极和刺激电极植入动物脑内，待动物清醒后，对小鼠纹状体距离2mm左右位置进行电刺激模拟神经扩散性抑制的急性病理过程，之后我们的工作电极可以捕捉到快速的乳酸释放。乳酸从基础浓度3.3 mM升高至约4.3 mM（具体浓度根据电极电流浓度公式回推所得），随后逐渐恢复平衡，这个过程持续1000 s左右，采用该系统可完整观测到乳酸的显著变化 。（电刺激的强度、频率和持续时间可以精确调节，便于模拟不同生理或病理状态下的代谢环境）

5、活体脑化学物质实时分析技术检测乳酸在脑科学研究中的意义：

活体脑化学物质实时分析系统是一种用于实时监测活体动物脑内化学物质动态变化的传感系统。该系统通过将微型化电极植入目标脑区，从而能够实时、精准地监测大脑中的多种化学物质，包括神经递质、能量代谢物质和离子等。脑化学物质实时分析系统的高时空分辨率和实时监测能力，使其能够与其他研究手段（如光遗传学、电生理记录等）相结合，实现化学信号与电信号的同步监测。这不仅为全面解析脑功能提供了多维度数据，还为进一步精准捕捉不同脑区、不同认知任务或情绪状态下乳酸等化学物质水平的细微变化，深入揭示这些变化与神经元的放电活动、神经递质的释放之间的内在联系和时序关系，提供了强有力的新工具。这种能力超越了传统静态采样或低时空分辨率的方法，为理解大脑复杂的功能活动提供了全新的、动态的视角，使我们能够更深入地探究大脑功能活动的化学基础。