利用多模态光学脑成像研究前额叶静息态功能连接

多模态光学脑成像包括近红外光谱及漫射相关谱,前者探测大脑皮层的血氧代谢水平,而后者测量皮层的脑血流.皮层血氧代谢和血流是不同的两类血液动力学参量,可以从不同方面反映大脑的神经活动强度. 本研究利用多模态光学脑成像测量了人脑前额叶的静息态功能连接. 10个正常成年人参加了实验测量,分别用近红外光谱和漫射相关谱在前额叶的相同位置记录了大脑8分钟的自发波动信号,测量覆盖区域包括左侧额下皮层及左背外侧前额叶. 低频段血氧代谢信号（包括含氧血红蛋白、脱氧血红蛋白及总血红蛋白浓度）用来揭示基于血氧信号的静息态功能连接,而相同频段的脑血流信号用来确定基于脑血流的静息态功能连接. 两类血液动力学参量的静息态功能连接均揭示:背外侧前额叶区域内的连接大于背外侧前额叶与额下皮层之间的区域间连接,显示相邻的背外侧前额叶和额下皮层是不同的功能区域. 此外定量比较基于两类血液动力学参量的功能连接发现,基于血氧代谢的连接有更大的连接强度,表明在同一个功能区内,静息时血氧代谢信号的时间同步性更高.     

大脑皮层对飞机飞越噪声的认知机制

为了研究人类大脑皮层对飞机飞越噪声的表达机制,采用功能磁共振成像(fMRI)技术,选择25例正常健康受试者,观察在飞机飞越噪声刺激时大脑功能区的激活情况,通过对数据进行统计学处理以及脑功能区定位,结果表明:25例受试者在飞机飞越噪声刺激时大脑显著激活了视觉联合皮层、前额叶皮层、初级运动皮层以及与认知记忆相关的脑区等.飞机飞越噪声刺激下,大脑皮层听觉区域不仅参与了听觉处理,可能还涉及消极情绪、认知、注意、记忆等区域反应.     

基于稀疏-小世界网络的初级视皮层神经元发放模型

通过构建神经元发放模型实现对视觉系统刺激编码方式的解析是计算神经生理学领域的研究热点。在传统线性-非线性-泊松(LNP)模型的基础上,采用稀疏编码模型训练的基函数作为模型的刺激滤波器,进一步利用小世界网络优化神经元集群的连接结构,构建了一种新型初级视皮层(V1区)神经元发放模型,用于预测神经元在特定刺激模式下的响应活动。利用在LE大鼠V1区采集的多通道发放数据拟合模型参数,进一步验证模型的有效性。实验结果表明,与传统未选择基函数作为刺激滤波器以及未经过小世界网络优化的对照模型相比,该模型能更准确地预测大鼠V1区神经元在不同朝向光栅刺激下的响应。该研究表明,经小世界网络优化后,模型中神经元的连接结构具有更强的生物相似性,能更真实地反映初级视觉皮层神经元群的响应机制。     

结合光学脑成像及机器学习分类算法对自闭症大脑活动特征的研究进展

自闭症的诊断一直以来是基于行为层面的观察。近年来脑成像研究表明，自闭症大脑存在结构及功能的改变，这些发现为基于成像的诊断提供了新的途径。准确的诊断要基于对大脑异常特征的准确描述，多个脑生理参量的成像可以为自闭症的大脑特征提供更全面的信息。在现有的无损脑功能成像中，光学脑成像具有较高的时间及可接受的空间分辨率，测量时对头部晃动相对不敏感，适用于对儿童，特别是自闭症儿童的研究。近红外光谱技术提供皮层的血氧代谢，而漫射相关谱技术测量皮层的血流。这两类参量可以提供互补的皮层血液动力学信息，结合更为高效的分类算法，有望取得对自闭症大脑皮层活动特征的更为准确的描述和区分。在广泛文献调研及结合自身研究成果的基础上，对利用光学脑成像研究自闭症的大脑活动特征；结合特征参量利用机器学习分类算法对自闭症的预测；以及利用多模态光学脑成像技术（即结合近红外光谱及漫射相关谱）研究自闭症的前景等问题做了系统的回顾与展望，希望为自闭症相关领域的科研人员提供参考和借鉴。     

自闭症患者的光学脑成像研究

阐述了新近发展起来的无损光学脑功能成像技术. 通过比较几种常用的脑成像技术, 论述了光学脑成像研究自闭儿童皮层活动的可行性和便利性. 总结了国内外迄今为止利用光学脑成像研究自闭症的初步进展. 最新实验研究表明具有较高自闭特质的儿童，在共同注意任务中其前额叶的血液动力学响应与正常儿童不同. 进一步利用光学脑成像研究脑皮层活动规律及其固有的特征，有望为儿童自闭症的早期诊断提供可靠的客观依据.     

大脑前额叶扣带回皮层调制丘脑触觉信息的途径研究

大脑前额叶扣带回皮层是一个与感觉功能密切相关的脑区,它能够对丘脑触觉反应进行调制.实验在10只戊巴比妥钠（1%）麻醉的SD雄性大鼠上进行,采用辣根过氧化物酶（horseradish peroxidase,HRP）逆行标记的方法,对扣带皮层前部调制丘脑腹侧基底核（ventrobasal,VB）感觉信息的途径进行了研究.实验结果显示,VB核可以接受扣带皮层后部的投射,而且扣带皮层前部有纤维投射到扣带皮层后部.由此提示了前扣带皮层对丘脑腹侧基底核神经元触觉信息调制的可能神经环路是：扣带皮层前部-扣带皮层后部-丘脑腹侧基底核.     

脑功能磁共振成像研究及应用展望

功能性核磁共振成像 (fMRI)技术可以显示大脑各个区域内静脉毛细血管中血液氧合状态所起的磁共振信号的微小变化 .fMRI作为无损和动态的探测技术 ,已日益成为观察大脑活动 ,进而揭示脑和思维关系的一种重要方法 .本文对功能磁共振成像的生物物理机制作了简要的描述 .然后分别介绍了脑高级功能磁共振成像研究过程中的实验设计、数据处理等环节 .最后给予了脑高级功能磁共振成像研究的最新进展和应用展望 .     

调频声频率变化率对大鼠听皮层神经元声反应的影响

采用在体细胞外单细胞记录方法,研究调频声频率变化率及时程对调频声所诱发的听皮层神经元反应的影响.实验在34只乌拉坦麻醉的SD大鼠上进行,在皮层41区记录了113个对调频声有反应的细胞电活动.观察发现,调频声刺激的时程和频率变化率发生改变,可对诱发的听皮层神经元反应的反应型式和放电频数产生影响.这种影响表明,听皮层在复杂声上传信息的处理过程中可能存在复杂的编码机制.     

基于新的视觉合并机制的目标识别方法

提出了一种新的特征合并机制,模拟初级视皮层中复杂细胞汇聚合并来自不同简单细胞的响应.该机制首先对简单细胞的线性响应进行归一化,然后将同频率和方向下不同相位简单细胞的响应进行能量合并,最后取局部邻域内响应的最大值作为合并后的输出,得到对输入刺激具有一定相位和平移不变性的不变特征.将其应用于目标识别,在MNIST手写数据库上的测试结果表明:基于新的合并机制的方法能取得更低的识别错误率,对目标的局部变化有更强的鲁棒性.     

经颅磁刺激诱导人愉快状态的研究

经颅磁刺激具有无创性和安全性，为了研究使人获得愉快感觉的磁刺激在大脑特定部位施加的频率和强度，通过听拉德斯基进行曲形成愉快状态，同时用128导联数字脑电系统采集脑电波信号并进行功率谱分析，确定产生愉快感觉的特征频率是32Hz．利用ASA源分析软件对愉快的发生源区域进行偶极子定位，发现愉快的发生区域集中在脑桥腹侧正中下部的区域．对该区域施加频率为32Hz的脉冲磁场刺激5min，发现人的愉快程度明显提高．     

刺激大鼠杏仁外侧核对听皮层神经元调频声反应的影响

采用在体细胞外单细胞记录方法,研究电刺激杏仁外侧核对调频声所诱发的听皮层神经元反应的影响.实验在34只乌拉坦麻醉的SD大鼠上进行,在皮层41区记录了113个对调频声有反应的细胞电活动.观察发现,这些神经元对调频声刺激的反应可分为ON反应,OFF反应,ON-OFF反应,持续性反应和给声抑制反应几种类型.在观察对其中42个神经元的声反应时给予了杏仁外侧核电刺激,其中22%的神经元反应被易化,48%的神经元反应受到了抑制,另外30%神经元的声反应未受杏仁外侧核刺激的影响.这些影响进一步表明,杏仁复合体可在皮层水平参与听觉上传信息的处理,包括听觉信息的加工与整合.同时也表明杏仁核在上传听觉信息的筛选中可能具有重要的作用.     

最新科技

吃肉会使 大脑快乐 英国科学家 的一项研究发 现,脂肪含量高 的食物会刺激大脑中的"快乐中心",这也许就是为什么许多人爱吃油腻食物、爱吃肉的原因。油腻的质地还会刺激到另一个被称为"扣带皮质"的大脑区域,该区域不仅因吃肉能驱使大脑产生快乐感,同时对其它愉快经历如抚摸、香水味道以及在赌博中赢钱等都能做出相应的反应。     

工作记忆编码腹侧海马和内侧前额叶皮层局部场电位信号的相位同步分析

研究比较大鼠在静息状态下和工作记忆编码阶段腹侧海马和内侧前额叶皮层局部场电位相位同步的变化,分析相位在工作记忆任务相关信息处理中的作用机制。研究数据为6只SD大鼠静息状态和执行Y迷宫空间工作记忆任务时采集的腹侧海马和内侧前额叶皮层的局部场电位信号,计算两个脑区局部场电位信号之间的加权相位滞后指数值。研究结果表明,与静息状态相比,在工作记忆编码阶段,腹侧海马和内侧前额叶皮层之间的相位同步性在theta频段选择性地并且显著性地增加。腹侧海马和内侧前额叶皮层theta频段的相位同步是工作记忆编码阶段任务信息处理的一个作用机制。     

人脑聆听轻音乐和静息状态下的EEG临界动力学特性

已有研究发现人静息态时大脑皮层活动处于近临界状态,且具有优化的信息传输效率.然而大脑在感觉刺激状态下脑电临界动力学特征少有研究.此外,轻音乐被报道对于抑郁症、精神分裂症及术后损伤均具有较好的辅助治疗作用.本文应用临界动力学理论,研究了轻音乐刺激状态时大脑皮层脑电临界动力学特性.我们记录了26名被试在闭眼、睁眼及闭眼听音乐状态的脑电信号,对3种状态进行了频率特性和临界动力学特征分析.结果显示人在睁眼状态,全脑脑电信号活动率显著高于闭眼和听音乐状态.相对于闭眼的临界状态,音乐状态和睁眼状态分别趋向于次临界和超临界的状态,即趋向于系统的低耗能态和高耗能态.说明轻优美的音乐可以帮助大脑进入更好的休息状态,没有大尺度的活动发生,这为音乐治疗提供了有价值的实验依据.     

立体视觉深度认知机理研究

人类所具有无限的认知能力 ,是一个远未理解的难题 ,现尚缺乏生理学数据。将立体视觉与认知结合 ,采用电生理方法 ,研究大脑对外部刺激产生的认知响应。通过研究者作为部分受试者参与实验的全过程 ,感受外部刺激产生完整认知响应的细节 ,切身感受形成稳定的认识知具有鲁棒性。结果表明 ,认知是一个多因素动态过程 ;用单因素诱发 ,获得高级视皮层认知特征响应新的N2波 ,并经非线性复杂性计算证实     

刺激和损毁和带回对针刺镇痛效应的影响

作为边缘系统的一个重要组成部分,扣带回的机能活动与痛感觉有关。利用慢性埋藏电极的方法刺激大白鼠扣带回前部,发现动物痛阀升高。刺激扣带回前部32区及其附近皮层区可以明显地增强针刺镇痛效应。利用电流损毁32区及其附近皮层区,可以减弱或完全取消针刺镇痛效应。根据实验结果,作者认为扣带回皮层这种对针刺效果的影响,可能不是通过中枢控制情绪反应的系统或是结均而实现,而是直接地影响中脑,丘脑以及基底核某些与痛感觉或是痛反应有关的神经核团。     

刺激和损毁和带回对针刺镇痛效应的影响

作为边缘系统的一个重要组成部分,扣带回的机能活动与痛感觉有关。利用慢性埋藏电极的方法刺激大白鼠扣带回前部,发现动物痛阀升高。刺激扣带回前部32区及其附近皮层区可以明显地增强针刺镇痛效应。利用电流损毁32区及其附近皮层区,可以减弱或完全取消针刺镇痛效应。根据实验结果,作者认为扣带回皮层这种对针刺效果的影响,可能不是通过中枢控制情绪反应的系统或是结均而实现,而是直接地影响中脑,丘脑以及基底核某些与痛感觉或是痛反应有关的神经核团。扣带回的兴奋活动能够影响针刺镇痛效果,在报导这一实验结果的时候,我们曾经指出,作为边缘系统的一个组成部分,这种活动和作用有待今后作更深入的研究。特别是近年来有关扣带回组织学方面研究所获得新的知识,更使我们觉得有必要继续过去的工作,对它作进一步的验证。这部分工作的主要目的是使用分区刺激和损毁扣带回的方法来研究扣带回对针刺镇痛效应的影响。     

活动手指可健脑

生理学家经过周密的研究后发现,人体内的各种器官,乃至每一块肌肉,在大脑皮层中都有它的代表区域,即管辖它的神经中枢.而手指运动中枢在大脑皮层中所占的区域最广泛,在大脑皮层中仅大拇指的运动区域就相当于整个大腿运动区域的10倍.由于人的双手能够做出几十亿种不同的动作,而这些动作都和思维活动紧密相连,各种信息从手传给大脑,又从大脑传到手,因此,通过手指的活动来刺激脑,对延缓脑细胞的老化过程具有积极的意义.     

稳态视觉诱发电位频率与相位特性的脑电研究

以往的研究发现,头皮脑电在枕区电极处所测得的稳态视觉诱发响应的幅度随着刺激频率的变化而变化。为了解释这一现象,该文采用一个3层的边界元头模型以及基于该模型的求逆算法,通过真实脑电数据分析,发现位于左、右侧枕区的皮层源在稳态视觉诱发响应上存在着时间差,由此提出假设:左、右侧枕区的皮层源在不同刺激频率下,在时间相位上存在着差异,这是造成不同刺激频率下脑电响应幅度存在差异的原因之一。通过仿真实验进一步验证了该假设的合理性。     

小脑经颅直流电刺激技术提升运动表现的应用

小脑是脑皮层下的一个重要运动调节中枢,它与大脑不同皮层区域在解剖和功能上紧密连接,配合大脑皮层完成机体的运动功能和运动学习。经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation, tDCS)是一种非侵入性的脑刺激技术,通过电极将微弱的电流作用于小脑能有效地提升皮层脊髓兴奋性和调控小脑与大脑皮层间的功能连接。本文系统梳理近20年国内外关于tDCS刺激小脑对提升人类运动表现影响的相关文献,研究结果表明tDCS刺激小脑可以改善人体的运动表现,如姿势控制、运动适应与运动学习、肌肉力量表现等。然而,tDCS刺激小脑的生理机制和刺激强度、刺激时间、刺激时间间隔等参数的选择有待进一步研究。未来的体育科学研究中,如何将tDCS刺激小脑的技术应用于运动训练,帮助运动员突破现有的运动能力仍有待深入探究。