大脑神经元之间通过突触连接形成庞大而复杂的神经网络;构成了大脑信息传递、处理和存储等功能的结构基础。获取全脑神经网络结构的三维图像数据对理解大脑的功能和疾病非常重要。研究荧光蛋白标记的鼠脑神经网络既需要一种快速的全脑成像技术用于快速追踪神经环路;又需要一种三维高分辨的全脑成像技术用于成像全脑神经网络精细结构。目前;国内外针对全脑尺度的成像技术主要基于光学层析或者机械层析;它们的成像速度和三维分辨率完全依赖于成像系统性能;在原理上决定了它们无法同时具备较快的成像速度和三维高分辨率。相比之下;由化学重激活方法发展而来的化学层析成像技术的轴向分辨率高且由样品的化学重激活厚度决定。因此;它可以使用宽场成像方式极大地提高成像速度;有潜力实现快速的全脑成像和三维高分辨的全脑成像这两个方面的应用。但是;化学层析成像技术在实际应用中还存在一些有待解决的具体问题。这些问题都与化学重激活速率紧密相关。比如;成像速度、轴向分辨率、三维图像质量和层析效果的稳定性在很大程度上由样品的化学重激活速率决定。因此;为了成功建立一个快速化学层析成像方法用以快速追踪神经环路和一个稳定高分辨的化学层析成像方法用以成像全脑神经网络精细结构;就必须定量研究样品的化学重激活速率。　　然而;目前缺乏一个严格的渗透模型用于这一研究。　　围绕快速追踪神经环路和成像全脑神经网络精细结构的需求;旨在构建化学重激活渗透模型用以解决快速化学层析成像和稳定高分辨的化学层析成像的具体问题;本论文的主要贡献如下：　　（1）构建了可靠的化学重激活渗透模型。本论文中;设计制备同质各向同性的标准样品用于获取化学重激活的实验数据;并基于传质理论构建了渗透模型。利用渗透模型定量研究了不同鼠脑包埋样品的化学重激活速率;证实了其可靠性和适用性。该模型的有限差分算法能够定量分析循环切削的化学层析成像的积累效应。渗透模型为后续解决快速化学层析成像和稳定高分辨的化学层析成像的具体问题奠定了理论基础。　　（2）基于渗透模型的定量分析;建立了快速化学层析成像方法用以快速追踪神经环路。该方法选用石蜡包埋的鼠脑样品;因为根据渗透模型的计算结果发现它相对于树脂包埋鼠脑样品具有较高的化学重激活速率。同时;为了匹配其较高的化学重激活速率;我们对成像系统进行了适当修改;显著提高了成像速度。最终该方法实现了快速（3个小时以内）获取病毒转染标记的小鼠全脑图像数据;从而证实了其快速追踪神经环路的能力。　　（3）基于渗透模型的定量分析;实现了稳定高分辨的化学层析成像方法用以成像全脑神经网络精细结构。本论文中;利用渗透模型确定了不合理的系统参数和鼠脑样品的吸水膨胀作用是影响化学层析成像方法稳定性的主要原因;并通过相应的方案解决了稳定性问题。同时;利用渗透模型分析并证实了通过对 Lowicryl HM20树脂包埋的鼠脑样品进行酸化处理和使用甘油激活液可以提高化学层析成像方法的轴向分辨率到0.5 μm;从而实现了稳定高分辨（0.2 μm × 0.2 μm × 0.5 μm）的化学层析成像;满足对鼠脑神经网络精细结构（树突棘和轴突小结）的成像需求。　　本论文提出的渗透模型不仅为优化成像参数提供了有价值的理论解释;也有助于指导样品制备和化学层析成像技术来获取小鼠全脑神经网络的三维图像数据。