健康的大脑功能依赖稳定的血液供应。血流中断与中风、阿尔茨海默病（AD）和创伤性脑损伤等重大神经系统疾病密切相关。但如何精准调控脑部血流——特别是在最小的血管网络中——仍是科学难题。
脑血管系统由从大动脉到毛细血管的复杂网络构成。介于两者之间的过渡区（TZ）血管——如穿支小动脉、前毛细血管小动脉和毛细血管括约肌——可能在血流调节中扮演关键角色。但这些结构在大脑活跃时的具体作用机制仍存科学争议。
佛罗里达大西洋大学工程与计算机学院及I-SENSE研究所的研究人员开发出全球首个小鼠脑血管系统的高精度计算机模型。该模型将每个血管段视为可调节的微型阀门，首次同时整合血流动力学（血液运动）与血管动力学（血管形态主动变化）两大机制，揭示脑血管系统如何在血压波动或特定脑区活跃时维持稳定供血。
《公共科学图书馆·综合》（PLOS ONE）发表的研究显示，脑血管存在四个压力相态：极低压力时供血不足；随着压力上升进入"黄金区间"实现稳态；当超过临界阈值时血管失控导致血流激增，可能损伤血管壁。资深作者Ramin Pashaie教授指出："并非所有血管对循环维持同等重要，过渡区血管在保护脑组织、确保氧气营养供应中起最关键调节作用。"
模型还揭示了"功能性充血"的动态特征：大脑活跃时不同血管的主导作用呈现空间差异。皮层表面主要由括约肌和TZ血管调控，而深部区域则由穿支动脉主导。该研究为开发脑部疾病诊断工具、智能仿真系统和精准治疗方案奠定基础，标志着工程学与神经科学的跨学科突破。
该模型是FAU工程团队"眼底检测AD早期标志物"研究的最新阶段。基于实验观察，研究者提出AD早期会出现脑血流调节系统改变并伴随眼部损伤，推测视网膜血管变化可通过非侵入成像检测。AI算法分析视网膜成像数据可实现AD诊断与分期。
FAU工程学院院长Stella Batalama强调："这项研究不仅深化基础生理认知，更可能革新神经系统疾病与脑创伤治疗范式。通过计算建模与生物学洞察的结合，研究人员正在拓展脑健康研究的边界。"
研究团队包括首席作者Hadi Esfandi、数据科学家Mahshad Javidan及威斯康星大学医学院Rozalyn M. Anderson教授。
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