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神经血管耦合在临床诊断和神经科学的研究中具有重要意义。目前，多种光学成像技术通常将血管中的脑血流（Cerebral Blood Flow，CBF）或血氧信号作为神经活动的替代物，然而神经活动与血液动力学信号之间在时间和空间上的定量关系还需要进一步的探究。本文利用激光散斑成像技术、内源光信号成像技术和电压敏感染料成像技术，在视觉光栅刺激条件下，分别了测量了 CBF、血氧和神经活动的动态响应过程，并定量分析了CBF与神经活动、血氧与神经活动之间的耦合关系，我们发现从时间角度，神经活动显著快于血管中CBF、血氧响应（P<0.05）,神经活动为毫秒级，血液动力学信号为秒级；从空间角度，通过分析神经活动的最大响应面积，与血管中总氧血红蛋白（total hemoglobin，HbT），去氧血红蛋白（deoxyhemoglobin，HbR）及 CBF整个响应过程的响应面积之间的关系，我们发现在特定的时刻点，血管中的CBF或血氧响应面积可用于表征神经活动的响应面积。从响应强度的角度，CBF响应最强，HbT次之，HbR较弱，神经活动最弱，血液动力学响应为百分级，神经活动为千分级。本文的神经血管耦合研究不仅为临床影像诊断方法提供一种新思路，而且为脑循环调节机制的生理和病理学研究奠定基础。 神经血管耦合主要指神经活动与毛细血管网中的CBF、血氧之间的关系，大血管在本研究中是一种干扰信号，所以，我们还研究了基于激光散斑成像的脑皮层血管分割。首先，利用激光散斑成像技术获得皮层血管图像，然后，利用小波分析算法、常规区域生长算法和定向区域生长算法进行了皮层血管分割，通过定义区域重合度测量特征值，我们发现常规区域生长算法的分割效果最好，与精标准图像的区域重合度达到69.23%，因此，在神经血管的耦合研究中，我们利用区域生长算法分割和去除脑皮层大血管。 刺激参数在神经血管耦合的研究中是一个重要影响因素，因此，我们探究了刺激电流和脉宽对脑皮层CBF响应的影响，及刺激参数间的交互作用。结果表明，当刺激电流较大时，改变刺激脉宽对CBF响应的峰值、最大响应面积、平均CBF响应没有显著性影响；当刺激电流较小时，改变刺激脉宽会显著改变 CBF响应的峰值和平均CBF响应；当脉宽较小时时，电流改变会显著影响CBF响应的峰值和平均CBF响应（P<0.05）。因此，我们认为刺激参数的交互作用会影响最优刺激参数的判断，这也解释了很多文献中最优参数选取不一致的问题，并为神经血管耦合研究中刺激参数的选取提供了参考依据。