基于面孔加工异常的孤独症儿童识别

眼动追踪技术在孤独症谱系障碍的早期诊断中具有潜在的应用价值.为研究孤独症儿童对不同面孔加工的特点,应用机器学习算法对其进行自动识别,本研究选取3～6岁孤独症儿童40名和性别、年龄相匹配的正常儿童41名观看异国陌生面孔、本国陌生面孔和本国熟悉面孔,根据两组儿童眼动坐标数据,使用机器学习算法进行自动划分兴趣区、特征选择和分类,来判断不同面孔的扫描模式是否可以用于识别孤独症儿童,并从准确率、特异性、敏感性和可靠性4个方面对分类模型进行评估.结果显示,基于不同面孔扫描模式的机器学习算法可以提取足够的信息来区分孤独症和正常儿童,最大分类准确率为90.28%,对应AUC(area under the ROC curve)为0.9317.因此,眼动追踪技术结合机器学习能够为临床诊断提供辅助的评价指标.     

基于奇异谱分析方法的孤独症儿童脑电信号特征提取及分类

孤独症谱系障碍是一种复杂的神经发育障碍,其早期发现和精确诊断非常重要.脑电图由于其具有较高的时间分辨率,是一种常用的神经成像技术.本文提出奇异谱分析方法对脑电信号进行伪迹去除和节律提取,通过从正常儿童和孤独症儿童脑电信号中提取统一α节律AFu,求其能量并使用支持向量机方法进行分类比较结果;进一步,使用加权重心点探究个体化α峰值频率PFA及节律AFi,使用SSA方法提取AFi后重复上述进行分类比较.结果显示,未经SSA处理的脑电数据提取AFu相对能量作为特征,分类准确度为81.36%,而使用SSA预处理后,分类准确度提升至89.83%,验证了SSA方法伪迹去除的有效性;使用个体化α节律AFi相对能量作为特征,SVM分类准确率降低至81.36%,而将个体化α节律AFi相对能量和α峰值频率PAF作为共同特征可得到94.92%的分类准确率.此结果揭示孤独症儿童脑电节律异常体现为两个方面:频段分布和功率调制,即孤独症儿童α节律出现了低频偏移及相对能量的降低.本研究从方法验证及病理揭示的角度为孤独症儿童的辅助诊断提供了有力的技术手段和科学依据.     

正负面情绪刺激下自闭症谱系障碍儿童的脑电信号分析

自闭症谱系障碍(autism spectrum disorder, ASD,简称自闭症)是一种神经发育障碍,通过脑电活动研究可以对自闭症儿童脑功能发展进行客观评价.在个体社会发展中情绪认知能力十分重要,自闭症儿童的情绪认知缺陷对其社会互动能力造成了极大的影响,阻碍了自闭症儿童的社会性发展.本研究主要通过分析情绪视频诱发被试儿童产生正面与负面情绪过程中的额叶、颞叶、枕叶等脑区的脑电活动,并结合情绪性能指标和认知水平,探索自闭症儿童和典型发展儿童的各自表现以及其脑电差异性.实验共招募80名儿童(自闭症儿童组:40名;典型发展儿童组:40名),通过快速傅里叶变换方法对被试儿童脑电分脑区进行功率谱分析,并探索情绪组别间效应.发现自闭症儿童脑波总体呈现出低频(delta, theta)和高频(beta, gamma)功率过大而Alpha频段功率较低的特点,且不同脑区的差异程度不同.通过比较正负面两种情绪刺激下基于脑波功率得到的情绪性能指标与认知的问答情况发现,自闭症儿童在不同情绪刺激下的情绪变化远小于典型发展儿童,并在正面情绪下有更高的兴趣度与参与度.此外,其情绪认知、空间认知等6个方面的认知情况均低于典型发展儿童,认知问答正确率较负面情绪下高.本研究为提高自闭症儿童情绪认知干预训练提供了客观依据.     

孤独症谱系障碍患者社会性注意行为的异常表现及其神经机制

在日常的社会交流和人际交往过程中,社会性注意发挥了重要的作用.孤独症谱系障碍患者是一类表现出社交障碍的群体,社会性注意的缺失是否导致他们异常的社交行为是社会注意领域的研究重点之一.一些研究表明,孤独症谱系障碍患者不仅缺乏正常人群所具有的独特的反射性注意定向效应,且他们在注意任务中的神经活动也异于正常人群,但也有研究者发现孤独症谱系障碍患者存在注意定向效应.有关孤独症谱系障碍患者社会性注意行为的异常表现及其相关机制尚有争议.未来的研究可以采用包括眼睛注视、生物运动行走方向在内的多种社会线索,结合更具有生态效度的范式,从意识上及意识下两个层次,研究不同年龄阶段的孤独症谱系障碍患者的社会性注意行为.此类研究有助于在临床上尽早识别孤独症谱系障碍儿童,对患者实施有效的干预,帮助他们更好地适应社会生活.     

基于多重因素混合设计和眼动追踪的自闭症谱系障碍儿童情绪面孔识别

自闭症谱系障碍儿童普遍存在情绪面孔识别和理解的缺陷,是导致其社交/沟通障碍的核心来源.本研究选取了82名年龄在2～7岁的儿童,包括自闭症(ASD)儿童31名,典型发展(TD)儿童51名,基于多重因素混合设计实验,探索影响ASD儿童情绪面孔识别的主要因素及其交互作用;通过眼动追踪技术分析ASD儿童情绪面孔识别的注视特征及加工模式,以及其对情绪面孔识别任务的影响.结果发现,被试类型、表情类别及表情强度对识别正确率具有主效应,各因素间存在交互作用并共同影响ASD儿童的情绪面孔识别能力;同时情绪面孔识别正确率及反应时在性别和年龄方面存在显著差异;ASD儿童对动态表情的识别能力显著优于2D和3D静态表情,具有动态加工优势.与TD儿童相比,ASD儿童存在特异性情绪面孔加工方式,对面孔区域的平均注视点及注视时间偏低,并且多关注嘴部及无关背景信息、较少注视眼睛等特征区域,倾向于局部特征加工方式.研究结果表明,表情材料、表情类别、表情强度及被试年龄和性别等因素共同作用并影响ASD儿童的情绪面孔识别能力,并且具有动态加工和嘴部注视的优势效应;动态表情更符合真实生活情境,可以作为情绪面孔识别干预的有效训练材料;特异性的面孔加工方式及眼动特征有助于理解ASD儿童的情绪面孔识别障碍,并可以辅助ASD儿童的早期识别.     

自闭症儿童头部旋转运动人际同步缺陷及其与自闭特征的关系

自闭症儿童在社会互动中身体运动的人际同步低于典型发展儿童.除身体运动外,头部旋转运动在互动中也传递了交流信息.为探索自闭症儿童头部旋转运动的人际同步是否也表现出这种缺陷,本研究招募了47名4～6岁的儿童,包括自闭症谱系障碍(autism spectrum disorder, ASD)儿童23名、典型发展(typically developing, TD)儿童24名,以及15名教师,采集了每名儿童与熟悉的教师间社会互动的视频,并比较了ASD组和TD组在yaw、pitch和roll三个方向上头部旋转运动的人际同步.为进一步理解头部旋转运动同步与自闭特征的关系,采用自闭症谱系商量表测量了自闭特征并与头部旋转运动同步进行了相关性分析.结果发现, ASD组儿童与社交同伴的头部旋转运动是同步的,但是yaw和roll方向上的同步程度低于TD组.儿童在互动中表现出的yaw方向上的头部旋转运动同步与自闭特征中的注意转换呈显著负相关.结果表明,自闭症儿童的头部旋转运动表现出人际同步缺陷,这一缺陷与其注意转换相关.本研究从注意的角度揭示了自闭症儿童在自然社会互动过程中的社交行为特点,具有较好的生态效度,有助...     

关注孤独症谱系障碍,尊重认识世界的另一种方式

正20世纪40年代,美国精神病学家Kanner首次报告了孤独症谱系障碍的个案研究.在Kanner的文章中,被观察儿童表现出一种特殊的行为模式,他们"对孤独、重复具有极端偏好".虽然他们可能具备很高的智商和天赋,但存在较严重的情感和社交缺陷,缺乏正常的社会交流.Kanner认为,孤独症是一种罕见的儿童精神疾病,父母教养方式失当是子女发病的直接原因.事实上,孤独症并不罕见.     

孤独症儿童生活和学习能力的正向干预模式

目前,对孤独症儿童的干预模式逐步由医学模式转向社会模式,孤独症儿童更需要人文精神与社会情怀,需要生命观、伦理观来解读.孤独症领域的实证研究成果转化为适应社会生活为目的的实操体系才能最终使患儿及其家庭受益,同时也确保理论有效普及.某种意义上,协助患儿适应生活与生存即为"治疗".本文通过文献及个案研究,进行了孤独症儿童生活和学习能力正向干预模式的前期探索.     

彩巢计划——“成长在中国”

随着中国进入老龄化社会,人口生育政策逐步放开,揭示脑与行为毕生发展的一般规律和常规模式(常模)正成为公共卫生和人口健康领域的重大基础需求.本文介绍"中国彩巢计划"(Chinese Color Nest Project—CCNP)这一在全国范围内分期分步地开展的项目规划,在10年(2013~2022年:http://zuolab.psych.ac.cn/colornest.html)内CCNP将积累毕生发展各年龄段的心理行为与脑影像样本,基于加速纵向实验设计方法建立中国人脑毕生发展的常模轨线.作为CCNP的发育项目"成长在中国"(dev CCNP:Growing Up in China)这一学龄儿童青少年脑与行为生长曲线项目,dev CCNP已经完成对重庆北碚区192名健康儿童青少年(6~18岁)的5年追踪.初步的研究结果表明,dev CCNP在实验设计、样本采集策略、数据获取和存储、初步发现和数据共享等方面具备长期实施的可行性,我国应及早部署开展儿童青少年的脑与认知生长曲线常模的大规模脑科学研究计划,提升中国在脑科学与医疗健康研究领域的国际实力和影响力,革新脑疾病临床实践.     

孤独症谱系障碍重复刻板行为的测量与机制

重复刻板行为是孤独症谱系障碍患者的核心症状之一,《精神障碍诊断与统计手册(第5版)》(diagnostic and statistical manual of mental disorders,5th Edition,DSM-V)对重复刻板行为进行了分类,并更新了对重复刻板行为的诊断标准.目前针对孤独症群体的研究多关注患者的社会性损伤,对重复刻板行为的关注较少,重复刻板行为的发生机制也尚不明确.本文基于DSM-V,简要介绍了孤独症重复刻板行为的最新定义和分类,总结了测量孤独症重复刻板行为的传统和新手段,介绍了重复刻板行为发生的神经生理机制、认知机制及其他影响因素,并基于研究现状提出了针对重复刻板行为的未来研究方向.     

阿尔茨海默症患者额顶叶控制系统脑网络异常

阿尔茨海默症(AD)是一种严重的神经退行性疾病,临床上以工作记忆障碍、失用、失语、执行功能障碍等认知功能的损害为表现特征.功能核磁共振(f MRI)技术作为一种新兴技术,被广泛应用于大脑以及各种神经退行性疾病的研究中.利用f MRI技术,人们发现大脑中存在着一些长程大尺度的功能脑网络,比如运动感觉网络、默认模式网络、背侧注意网络、执行网络、突显网络等.其中,执行网络与突显网络作为额顶叶控制系统的两个子网络参与包括执行功能、工作记忆、显著过程处理等与AD密切相关的认知生理活动.本研究招募了35名正常老年人作为正常对照(NC)、20名遗忘型轻度认知障碍患者(a MCI)、25名阿尔茨海默症患者作为被试,研究额顶叶系统在阿尔茨海默症中的异常改变.我们发现在额顶叶控制系统内的功能连接(FC)与其他网络的功能连接均出现了不同程度损害,结果表明执行网络在轻度认知障碍时期已经表现出功能损害而在进入AD时期后进一步加重,这与疾病的行为学表现一致;而突显网络在a MCI组中会出现功能连接的增强现象,这可能显示了一种与其他脑网络不同的受损模式.     

去甲肾上腺素与氯丙嗪的协同作用

脑电生理研究表明,氯丙嗪能对抗儿茶酚胺对脑电的激活反应。有些学者并作为根据之一来推论氯丙嗪的作用机制。如Brodie B. B. 1959年提出:氯丙嗪的安定作用,可以认为是阻断了脑中去甲肾上腺素的作用,从而抑制了促活动系统。但是有的药物对脑电与行为的影响并不完全一致,而存在脱节现象。肾上腺素也有类似情况,动物在深度抑制时,脑电图却呈现激活波型。本文采用防御性条件反射方法,并结合动物外表行为观察去甲肾上腺素与氯丙嗪的合并效应。实验分二部分进行。     

人脑功能连接组:方法学、发展轨线和行为关联

人脑内部功能连接的全体称为功能连接组,其功能复杂性表现在:(ⅰ)结构到功能的产生机制;(ⅱ)脑功能到心理行为的产生机制(心脑关联);(ⅲ)整个生命历程中的功能发展轨线.一直以来,神经科学家致力于揭示人脑功能在不同生命历程阶段的特征及其深层机制.上述问题的研究能够极大地改善对人脑功能的理解,改进长期以来必须依赖于动物脑功能模型的状况,为重大神经精神疾病的脑功能的病理生理机制研究提供正常参考(常模),进而有助于及时、准确地对其进行诊断、预警、干预和后期评价.但限于实验技术和计算方法,与脑功能有关的上述问题因极具挑战性而尚未被系统地展开研究;静息态功能磁共振技术的出现正在改变人脑功能的研究现状.本文综述基于静息态功能磁共振技术研究人脑功能连接组的计算方法及其重测信度、功能发展轨线应用、心理行为关联.     

同患注意缺损障碍双生儿的脑诱发电位初步探讨

电生理与遗传的联合研究是现时注意缺损障碍(以下称ADD)临床实验研究或ADD双生儿探索的新方向、新课题,它对ADD的深入研究会有一定帮助。新近我们在原有报告基础上进行了研究。对象与方法:6对同患ADD双生儿病例选自上海市精神卫生中心儿童门诊,并由我所遗     

小虫春秋：果蝇的视觉学习记忆与认知

视觉认知是脑科学领域中的重要研究方向,是揭示 “脑是怎样工作的”,“物质的脑是如何产生精神的”的重要路径。近年来,科学家们以果蝇为模式生物,从基因脑行为认知相结合的角度,系统性地开创了果蝇的视觉“认知”研究,如学习与记忆、注意、跨模态记忆、特征提取和泛化、两难抉择、抉择的神经环路等。即使果蝇这样相对简单的脑,在很多方面都展示了令人惊奇的“理性”行为。看来,那种认为只有某些独特的唯一的脑机制才能实现人类的理性的想法是不成立的。我们期待,在探索“智与愚”的神经生物基础方面,果蝇会对我们继续有所帮助。     

融合多模态数据的自闭症谱系障碍儿童智能化识别及其有效性

自闭症发病率呈逐年上升趋势,早期发现和及时干预可以显著改善预后,能够很大程度上改善自闭症儿童的语言能力、认知能力以及行为习惯,因此,自闭症的早期识别工作意义重大.传统识别方法能够获得较好的识别结果,但过程耗时且高度依赖于专业人员的操作,而已有的智能化识别方法的识别精度难以满足应用需求.本研究探索了融合多模态数据的自闭症儿童智能化识别方法,通过对行为数据和认知数据的分析发现,自闭症儿童和典型发展儿童在眼动、面部表情、认知得分和认知反应时数据上存在显著性差异.本研究利用数据差异性分析进行特征选择,构建了融合多模态数据的自闭症儿童识别框架,该框架根据数据来源和时间同步性将数据进行分层融合,进而得到最终的识别结果.同时,将融合多模态数据的自闭症儿童智能化识别方法以及各单模态识别方法分别与传统方法识别结果进行一致性检验,验证融合多模态数据识别方法的泛化能力和有效性.结果表明,与各单模态识别方法相比,融合多模态数据的自闭症谱系障碍儿童识别与传统方法识别结果一致性程度最高,识别正确率与传统识别方法的正确率最接近,是一种有效的自闭症儿童智能化识别方法.     

自身运动中眼动补偿的神经机制

自身运动特指观察主体在外界环境中的运动状态,而判断自身运动方向的主要依据来自于视觉系统的光流信息输入.对这种信息的处理是由位于背侧通路的一系列脑区来完成的.由于自身运动过程中常常伴随着眼动和其他躯体运动,它们会严重扭曲来自于视网膜的图像,为自身运动认知造成困难.心理物理研究表明,眼动追踪等因素并未显著改变观察者的自身运动认知精度,预示神经系统必然存在一种补偿机制来矫正眼动和其他躯体运动带来的影响,这种补偿作用的具体神经机制尚未明晰.目前普遍认为,与自身运动认知行为关系最紧密的脑区是内上颞区和顶内沟腹侧.本文通过综述对这两个脑区的最新研究进展,对自身运动中眼动补偿的可能神经机制进行探讨,期望对进一步的实验研究有所助益.     

不同年龄和认知功能成人脑涨落图功率空间构型的比较

梅磊教授建立了一种新的脑电波分析技术——脑涨落圈技术(encephalofluctuograph technology，ET)，从功率和频率两个角度分析脑波的涨落过程，以研究脑功能的自组织活动及其时空构型，并已出版专著和开始临床应用，认知活动是人及的高级功能，包括知觉、注意、记忆、思维、盲语等能力，是整个大脑复杂活动和自组织的产物，鉴于所获得的结果比较丰富，本文只着重扼要地报告我们对不同年龄和认知功能成人脑涨落圈功率空间构型比较研究的主要结果。     

人为什么要睡眠?

睡眠是指机体失去对周围环境知觉和反应的一种可逆性行为.根据脑电变化,睡眠分为非快速眼动(non-rapid eye movements,NREM)睡眠和快速眼动睡眠(rapid eye movements,REM)两种状态,前者又包括了由浅入深的3个睡眠时相.睡眠是一个动态变化的主动过程,是大脑的重要功能之一.觉醒的维持及入睡均具有明确的神经解剖学和神经生物学基础,受内源性昼夜节律、内环境稳态调节过程及社会和环境因素的交互作用的影响.作为最基本的生命活动之一,睡眠的功能尚未完全明确,可能与进化与适应、组织的修复、免疫功能的增强、能量的保持与恢复、学习与记忆的巩固均有关系.新兴的睡眠医学为从睡眠疾病的角度认识睡眠的本质提供了机遇.     

稳态视觉诱发电位及其在视觉选择性注意研究中的应用

以固定频率发生周期性变化的视觉刺激信号进入大脑后,将会诱发一系列与之频率相同的周期性脑电位,这个电位叫做稳态视觉诱发电位(steady-state visual evoked potentials, SSVEP). SSVEP广泛应用于脑机接口和人类认知研究中.相同频率下, SSVEP的振幅高低与视觉注意资源分配具有相关性,因此在视觉选择性注意研究中常常使用SSVEP作为表征注意分配的电生理指标.以SSVEP为指标进行视觉选择性注意研究时,主要的应用手段是频率标记.频率标记是指让被标记刺激发生特定频率的周期性变化,从而诱发与之频率相同的SSVEP,并以每个刺激诱发的SSVEP的振幅作为注意资源分配水平的指标.根据研究目的不同,在频率标记的基础上进一步发展出了快速周期性视觉刺激范式和随机运动点阵范式用于视觉注意的研究.视觉选择性注意中, SSVEP适用于基于空间的注意和基于特征的注意研究.今后使用SSVEP对视觉选择性注意进行研究时,可以试图增加如情绪诱发、奖励和惩罚、工作记忆表征等影响视觉选择性注意的研究变量,也可以以SSVEP为指标,建立基于特征的注意和基于空间的注意之间的联系.此外,脑机接口研究中开发的针对SSVEP的算法也许可引入视觉选择性注意研究中.