短时练习对序列运动脑功能偏侧化的影响

采用事件相关功能磁共振成像技术结合延迟序列运动任务, 观察了12名被试短时练习过程中随意运动脑激活模式和脑功能偏侧化的变化. 结果显示, 序列运动准备和执行任务都激活双侧运动区和后顶叶皮层, 脑功能轻度左侧化; 短时练习后上述脑区的激活体积减小, 而且右脑激活体积减小更为显著, 从而加大了脑功能左侧化.     

实时功能磁共振成像及其应用

实时功能磁共振成像通过技术手段将数据分析所需的时间缩短到可与数据采集时间相比拟的程度,从而能在实验进程中将大脑皮层活动情况即刻反馈给受试者,构成一个闭合的神经反馈回路.近年来随着数据采集技术与图像重建算法的改进以及计算机运算能力的提高,实时功能磁共振成像技术日趋成熟并在诸多方面得到应用.凭借实时功能磁共振成像提供的神经反馈,受试者能够自主调节相关脑区的激活水平,与被调节脑区相关的认知过程或行为也会随之变化,这为认知神经科学提供了一种新的研究范式.实时功能磁共振成像还可以用作具备优良空间分辨率和全脑覆盖性的脑机接口,通过对大脑皮层激活模式的分析对脑状态进行判断和分类,从而实现仅依赖大脑活动的交互方式.另外,实时功能磁共振成像在临床上的潜在应用也得到了广泛关注,它为神经系统或精神类疾病的治疗与康复提供了新的途径,患者有望通过神经反馈调控异常的大脑激活状况从而缓解相应症状.本文旨在对实时功能磁共振成像的概念、关键技术及相关应用进行详细的介绍,并对其面临的问题和发展的前景进行讨论.     

MRI兼容的石墨烯电极及脑深部电刺激与fMRI联用

正脑深部电刺激(deep brain stimulation,DBS)和功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)联用对理解复杂的大脑网络连接,解析DBS治疗各类神经疾病的机理和效果都有重要意义.由于磁化率与脑组织的巨大差异,传统DBS电极通常会导致电极周围磁场的严重扭曲,使得大面积的脑区被电极伪影遮挡从而不可见,严重     

数字加和任务时的脑内负激活研究

近年来, 负激活逐渐成为脑功能成像研究中的热点, 但数字加工中负激活现象尚未见报道. 本研究运用功能磁共振成像技术研究了15名健康被试在数字加和判别实验中的全脑负激活现象. 结果显示, 后扣带回及临近的楔前叶区域、前扣带回和前额叶区域都出现了负激活, 特别是两侧脑岛也出现了显著负激活. 结合这些区域所参与的相关认知功能, 探讨了它们对于维持静息状态下人脑认知活动所起的重要作用, 并发现脑岛参与了静息状态下从外界获取声音信息的活动.     

次级运动区参与外源性触发的利手和非利手单指运动

次级运动区是否参与简单随意运动是一个颇有争议的问题, 而利手和非利手运动脑结构基础的差异至今未阐明. 用功能磁共振成像(fMRI)方法, 观察了6名健康右利手受试者在进行视觉信号提示的利手和非利手食指单次按键运动时, 初级运动皮层(M1)以及辅助运动区(SMA)和前运动皮层(PMC)等次级运动区的局部血氧代谢. 结果显示, 在上述外源性触发的简单随意运动中M1, SMA和PMC均有明显激活, 但利手运动主要激活对侧脑区, 而非利手运动则进一步激活了同侧SMA和PMC. 这些结果不但为次级运动区参与外源性触发的简单随意运动的假说提供了可靠的实验证据, 而且进一步说明, 利手运动主要依赖于对侧次级运动区, 而非利手运动则需要双侧次级运动区的参与.     

EB病毒潜伏膜蛋白1介导c-Jun/Jun B异源二聚体对p16的调节

EB病毒编码的潜伏膜蛋白 1 (LMP1)是重要的致瘤蛋白, 可活化包括AP-1在内的多个转录因子. 转录因子功能性活化体现在其与靶基因启动子结合, 反式激活靶基因转录, 调节靶基因的表达, 从而发挥其生物学效应. 最近发现LMP1可介导c-Jun/Jun B活性异源二聚体的形成, 为寻找其靶基因提供了重要的依据. 采用生物信息学技术, 确定了c-Jun/Jun B活性异源二聚体调控的潜在靶基因p16; 在此基础上, 利用建立的Tet-on系统调控LMP1表达的细胞系, 采用间接免疫荧光法联合激光共聚焦荧光显微镜技术、Western blot方法、荧光素酶活性检测、Super-EMSA方法和流式细胞术, 探讨LMP1介导c-Jun/Jun B异源二聚体对p16的调节功能. 结果表明, LMP1介导的c-Jun/Jun B异源二聚体可下调p16启动子活性及其表达, 并影响细胞的演进. 该研究在AP-1信号传导通路和细胞周期之间建立了新的直接联系, 从而为肿瘤发病机制研究提供了新的思路和实验模式.     

空间低频滤波对人类整体和局部知觉的影响

利用功能磁共振(fMRI)测量血液动力学反应, 研究空间低频滤波对周边视觉加工刺激整体和局部性质的神经机制的影响. 实验中使用的复合字母具有宽带空间频率成分(宽带刺激)或通过反差平衡技术滤除其空间低频成分(CB刺激), 随机呈现在左或右视野. 被试分别辨别复合字母的整体和局部形状. 实验发现, 与注意局部性质相比, 注意宽带或CB刺激的整体性质在中央枕区皮层引起更强的激活. 注意整体性质还在右侧颞顶联合区(宽带刺激)和右侧梭状回(CB刺激)引起更强的激活. 注意CB刺激的局部性质激活中央额区、双侧额下回和双侧颞上回. 根据这些结果讨论了整体和局部性质加工的相互竞争对参与整体和局部加工的脑区的影响.     

基于多心理生理参数和核学习算法的脑疲劳估计

脑疲劳是一种极其复杂的现象, 受环境、健康状态、生命力以及恢复能力的影响. 单一参数无法全面描述. 本研究首先运用主观自评方法研究长时间持续低负荷视频显示终端(VDT)任务对心理的影响, 而后通过心率变异性的功率谱指数、由视觉刺激诱发得到的P300成分以及脑电的小波包参数来共同分析长时间VDT活动对自主神经和中枢神经系统的影响. 最后, 提取脑电的小波包参数作为不同脑疲劳状态下大脑活动的特征, 把核主分量分析(KPCA)和支持向量机(SVM)算法结合起来用于区分疲劳前后两个状态. 统计分析表明, 完成任务后主观困倦和疲劳程度显著增加, 长时间VDT任务引起被试的脑疲劳. 完成任务后被试自主神经系统的主要活动从副交感神经活动转变为交感神经活动. P300成分和脑电的小波包参数与脑疲劳有很强的关联性. 而且, KPCA-SVM方法可以有效地减少特征向量的维数, 加速SVM训练的收敛, 取得了较高的脑疲劳的识别率(87%). 多生理心理参数测量和KPCA-SVM方法有望成为衡量脑疲劳的有前途的工具.     

上下视野不对称性的事件相关电位

利用事件相关电位(ERP)研究上下视野在电生理反应上和注意上的不对称性. 实验采用目标检测任务. ERP早期成分的结果显示, 与上视野刺激相比, 下视野刺激在枕顶区诱发出较小的P1和较大的N1; 而ERP晚期成分(N2和P3)则没有表现出上下视野的差异. 此外, P1成分的注意增强效应在上视野表现的比在下视野更大. 这些结果提示, 上下视野的功能差异不仅体现在早期的视觉信息处理上, 还体现在对早期视诱发的注意调控上.     

激光诱发疼痛的神经电生理特征及其应用

疼痛是大脑编码和处理伤害性刺激,避免潜在的或实际的组织损伤的一种保护功能.人体内传导伤害性信息的神经纤维主要有Aδ和C纤维.伤害性信息经过这两类纤维的传导和大脑结构的多重加工,最终产生人体的一次快疼痛和二次慢疼痛.较强烈的激光辐射热脉冲可选择性激活皮肤浅表层中的伤害性游离神经末梢,诱发脑电(electroencephalography,EEG)活动的变化,即激光诱发电位(laser-evoked potentials,LEPs).至今,研究者共挖掘出Aδ-LEPs的6个稳定成分,即时域上的Aδ-N1,Aδ-N2,Aδ-P2,Aδ-P4波,时频域上神经振荡节律成分alpha频段的事件相关去同步化(event-related desynchronization,α-ERD)和gamma频段的事件相关同步化(event-related synchronization,γ-ERS).与此同时,研究者优化了C-LEPs提取的实验范式和参数,获得了2个稳定成分,即时域上的C-N2,C-P2波.本文详述了LEPs相关的神经电生理特征及其认知功能.LEPs既能帮助我们探究伤害性感觉输入的外周和中枢加工机制,在疼痛临床研究中有重要价值,也能为某些基础研究(如老龄化问题和社会认知等)提供新的手段.     

面向脑电数据的知识建模和情感识别

心理科学研究依赖于对生理、心理数据的分析,情感是心理研究的重要内容.近年来随着认知神经科学研究技术的成熟,研究者利用脑电(electroencephalogram,EEG)等可以反映脑功能活动的生理信号,直接研究情感问题,如情感识别、情绪脑等.但是,生理信号将会产生TB级甚至PB级的数据量,认知研究和临床神经科学在过去几十年中已产生大量生理数据,对这些大数据的表示和情感知识挖掘需要更高级的工具.构建能够表示数据含义和情感相关知识的模型,能够给心理研究者提供一个知识共享平台,以便使用这些大数据进行情感方面的科学研究.本文构建一个可以表示EEG数据语义和被试者上下文信息的本体模型,并基于该模型使用推理引擎进行基于EEG生理信号数据的自动情感识别.实验结果表明,模型在e NTERFACE 2006数据集上能够以99.11%的平均准确率识别被试者的情感状态,并从实验结果分析发现基于EEG数据情感识别最关键的特征是Beta波与Theta波的绝对功率比.     

刺激调制下的低频自发振荡信号时空分析

利用光学功能成像技术研究了刺激条件下SD大鼠体感区低频自发振荡信号的时空规律, 发现了左、右脑体感区的低频振荡信号在刺激后具有幅度增强、相位发生改变、趋于同步的现象, 并据此讨论了低频自发振荡的产生机理, 认为细小动脉的舒缩对绿光((546±10) nm)下皮层中的自发振荡贡献很大. 此外, 还研究了动脉、静脉与皮层三处的低频振荡信号的相对相位关系, 发现红光((605±10) nm)下静脉和皮层的低频振荡信号有明显的相位差别, 皮层领先静脉0.6~1.0 s; 绿光下, 动脉、静脉和皮层三处的相位差别不明显, 三者基本同步. 分析认为, 绿光下在血管处采集的振荡信号与皮层处采集的振荡信号的形成机理可能不同.     

人脑形态网络及其在脑发育研究中的应用

人脑是一个极其复杂的系统,数以万亿的神经元通过突触构成了庞大的连接网络,如何系统而全面地刻画大脑内部的组织模式一直是神经科学家致力解决的热点问题.随着非侵入神经成像技术的兴起,基于磁共振成像的脑网络研究为揭示人脑的复杂结构提供了新的契机.其中,脑形态网络因其图像易获得、质量稳定和分析方法简单等优势引发了研究者的广泛关注.传统的脑形态网络是利用一组受试者的某种形态学指标构建的被试间协方差网络,只能反映大脑形态的群组特征.个体水平脑形态网络则针对个体大脑刻画脑区间的形态相似性,保留了个体的形态信息.多指标甚至多模态数据的应用,进一步整合多种互补的结构信息,能够综合表征皮层形态的拓扑连接模式.近年来,脑形态网络在探究人类大脑发育进程方面体现了重要价值.研究发现,胎儿时期形态网络从高度模块化的原始状态开始逐渐整合,至出生时已形成小世界拓扑,出生后至童年早期网络变得分离,童年晚期至青春期又逐渐整合,初级网络率先达到成熟而高级网络长期持续发育.这些结论为理解大脑认知功能的形成和发育障碍的起源提供了重要的理论支撑.本文介绍了两种脑形态网络的构建方法和图论模型的基本概念,回顾了脑形态网络在胎儿、婴儿、...     

锰离子增强磁共振成像在大鼠嗅球神经传导及早期确定脑缺血中心研究中的应用

以二价锰离子(Mn²⁺)为示踪剂的磁共振成像是近年来发展起来的可在体、动态地追踪神经传导通路和研究大脑功能的一种脑成像新技术. 利用这项技术对静息状态下Mn²⁺在大鼠嗅球层状结构间的传递过程以及大鼠急性脑缺血模型中的钙离子(Ca²⁺)超载过程进行了研究, 得到了大鼠嗅球高空间分辨率的层状结构图像, 并测得静息状态下Mn²⁺在嗅球层状结构间的表观传递速率大约为0.2 mm/h. 急性大鼠脑缺血研究结果表明, 缺血早期存在Mn²⁺沉积区域的面积(代表缺血过程中存在Ca²⁺超载的区域)仅为扩散加权图像中的高信号区域面积的(55±15)%, 提示以Mn²⁺为示踪剂的磁共振成像比常用的扩散加权成像能更为准确地早期确定缺血中心区域.     

基于心理生理学视角的共情研究:方法与特点

共情使个体能够理解并分享他人的感受,对人际交往有重要意义.近年来,基于量表、行为范式、生理信号等多个层面的共情研究方法有了长足进展,为研究不同维度的共情(如情绪共情、认知共情)的机制提供了多方面的信息.然而,由于"共情"缺乏统一定义,研究者根据各自理解开发了多样化的研究方法,这阻碍了对现有共情研究结果的比较和整合.本文基于情绪共情和认知共情两个维度对量表、行为范式、生理信号3个层面的常用共情研究方法进行了分类总结.首先,本文围绕共情概念、测量维度等方面简要介绍若干影响力较大的共情量表,如情绪倾向量表、霍根共情量表、人际反应指针量表等.其次,本文总结并比较针对不同共情维度的常用实验材料及行为范式的特点.再次,本文系统介绍如何在共情研究中利用面部肌电、脑电、脑磁和磁共振成像等方法提取共情相关的生理信号并分析其特点.最后,本文综合对比不同层面共情研究方法的特点,并建议研究人员根据研究需要谨慎选择研究方法.此外,针对当前共情研究存在的可比性问题和生态效度问题,建议对不同研究结果进行比较和整合时特别注意共情概念是否一致;未来研究需开发更具生态效度的行为范式,重点探究共情的动态加工过程.     

一种新的红细胞源降压因子对大鼠心脏的保护作用

研究一种新的红细胞源降压因子(EDDF)对自发性高血压大鼠(SHR)、钙超载大鼠(CaO)及Wistar大鼠心功能的影响及其作用机制. 用八导生理记录仪观察EDDF对SHR平均动脉压(MAP)、心率(HR)及左心室收缩和舒张最大变化速率(LVdp/dtmax)的影响; 用无机磷法及⁴⁵Ca²⁺放射性同位素法分别测定EDDF对CaO大鼠心肌肌浆网(SR) Ca²⁺-ATPase活性及对CaO大鼠心肌SR Ca²⁺转运的影响; 用Western blot方法检测EDDF对SHR及CaO大鼠心肌组织细胞外信号调节蛋白激酶(extracellular signal-regulated protein kinase, ERK)磷酸化水平的影响; 用透射电子显微镜观察EDDF对SHR心肌细胞超微结构的影响. 结果表明, EDDF呈剂量依赖性地明显降低MAP, HR和LVdp/dtmax(P < 0.05). 其作用机制可能与激活心肌SR Ca²⁺-ATPase活性, 提高SR对Ca²⁺的摄取与释放(P < 0.05), 降低心肌组织ERK-1/2磷酸化水平(P < 0.01)和改善心肌细胞超微结构的异常密切相关. EDDF可明显保护心脏的结构和功能, 其作用机制可能与改善心肌Ca²⁺转运, 抑制MAPK信号转导通路密切相关.     

“以痛镇痛”:条件性疼痛调节

条件性疼痛调节(CPM)是一种内源性疼痛调节,指身体某一部位的持续性疼痛可以抑制施于身体另一部位的伤害性刺激所引起的疼痛感知.本文首先概述了与CPM相关的神经生理、生化机制,并介绍了测量个体CPM效率的传统心理物理学方法,总结了基于脑电和功能磁共振等神经成像技术评估CPM效率的神经生理指标,并提出应综合心理物理学和神经生理学方法评估个体CPM功能.然后,从人口统计学、生理学和心理学几个方面详细探讨了影响个体CPM功能的复杂因素,从而提示大家应综合考虑影响个体CPM效率的因素.最后,本文总结了CPM相关的临床应用,包括慢性疼痛预测与评估、镇痛药物剂量预测以及个体健康质量评估等.本文既能加深对人类疼痛调节功能潜在机制的理解,又能为临床上慢性疼痛疾病的预测和评估提供参考依据.     

v-fos转化效应因子是CD2胞内区新的结合蛋白

在以前的研究中, 本实验室采用酵母双杂交技术, 从人KT3 T淋巴细胞cDNA文库中筛选到一个与CD2胞内区结合的新的蛋白分子, 称为v-fos转化效因子(v-fos transformation effector, Fte-1). 本研究进一步分析鉴定了Fte-1与CD2相互作用的分子机制和Fte-1的生物学功能. 应用研究生物大分子相互作用的生物传感器分析了CD2胞内区与Fte-1结合特性和亲和力, 表明二者确为特异性结合, 其解离常数K_D值为10^-7 mol/L; 分子缺失突变和体外磷酸化实验结果表明, Fte-1可被蛋白激酶C(PKC)磷酸化, 其磷酸化位点为Ser238; 基因表达研究显示, 在Jurkat T淋巴细胞白血病细胞中Fte-1呈簇集性分布; CD2单克隆抗体T11刺激Jurkat T淋巴细胞后, Fte-1这种簇集性分布特征消失, 而趋向细胞膜, 并与 CD2共定位于细胞膜区域; Fte-1的PKC磷酸化位点Ser238突变为Gly238后, 其与CD2分子的共定位能力丧失, 表明Fte-1的Ser238的PKC磷酸化对Fte-1和CD2在T淋巴细胞内的结合起关键作用; 使用Fte-1干扰RNA技术抑制Fte-1在Jurkat T淋巴细胞中的表达, 可抑制佛波酯(PMA)和离子霉素(ionomycin)引起的Jurkat T淋巴细胞激活后凋亡, 提示Fte-1参与了CD2对T淋巴细胞凋亡的调节. 上述结果进一步确证Fte-1是CD2胞内区的特异结合蛋白, 并可能参与了CD2介导的细胞凋亡信号传递.     

道德判断影响大脑对公平行为的早期评价

近年研究发现,社会距离、社会排斥、社会评价等社会因素与公平行为共同调节了早期结果评价过程,但目前研究尚未探讨社会因素中道德判断对公平决策的影响及其神经机制.本研究在道德句子启动下与最后通牒范式结合并记录脑电数据,探究道德判断(3水平:杀人犯、献血者、普通人)与提议公平性(2水平:公平、不公平)对响应者的决策行为影响.行为结果发现,献血者不公平提议的接受率显著高于杀人犯,杀人犯公平提议的接受率显著低于献血者与普通人.脑电结果发现,道德判断和提议公平性共同调节了个体的FRN(feedback-related negativity)波幅,仅发现献血者条件下不公平提议比公平提议诱发更负的FRN波幅.在P300成分上发现公平比不公平提议诱发了更大的波幅,且不受道德判断的影响.本研究结果表明,道德判断与公平准则冲突时,个体更依赖于道德判断进行决策.个体对高道德水平者存在更高的公平期待,对其不公平行为诱发了更强的负性情绪. FRN反映了违反社会准则的不公平行为,这一结果早期评价过程也受到了道德判断等社会因素的调节作用,但P300反映的晚期评价过程则不受道德判断的影响.     

声誉损失风险下自我相关性对道德决策的影响:一项ERP研究

脑成像研究发现,风险情境下的道德决策可能与经济决策存在着相似的神经机制.然而,目前还不清楚人们在社会风险情境下完成道德决策时是如何权衡自我与他人的得失,尤其是其背后的神经机制.当前研究采用两难情境启动范式,通过ERP(event-related potential)技术考察了声誉损失风险下自我相关性对道德决策的行为和神经反应的影响.被试被要求在高或低的声誉损失风险情境下,选择是否牺牲自我利益去帮助困境中的主人公(朋友、熟人或陌生人),且决策时的帮助选择、决策时间、主观不愉悦感受和脑电数据会被记录,并对EEG(electroencephalograph)数据进行时域和频域分析.行为结果发现,低声誉损失风险下被试对朋友的帮助选择要显著高于对熟人的,且对熟人的也显著高于对陌生人的,表现出一种明显的"利己倾向";与朋友和陌生人相比,被试对熟人的帮助决策消耗了更长的时间,体验到了更强烈的不愉快感受,表现出一种有趣的"熟人效应".时域和频域分析结果同样表明低声誉损失风险下被试对熟人的决策诱发了更大波幅的与情绪反应有关的P260和N2成分,以及与认知推理有关的LPP(300～450 ms)成分,并相应引发了更大的δ频段(1～4 Hz, 200～300 ms)和α频段(8～13 Hz, 300～600 ms)能量活动.然而,这些指标上的差异在高声誉损失风险下均显著减弱或消失了.结果表明,指导人际间道德决策的道德原则可以被描述为一种"利己的利他倾向",人际关系中的不确定性会给决策带来情绪和认知的负荷,而声誉关注在抑制自私倾向和消除不确定性上起到了关键作用.