脑内神经网络与意识

据英国Nature,2007,446：267报道，美国鲁特格斯大学的布扎基（G．Buzsaki）提出，主观的觉知可能依赖于脑内神经网络的复杂线路连接和动态活动模式。     

脑机接口——脑信息读取与脑活动调控技术

脑机接口(brain-computer interface, BCI)技术通过建立大脑与外部设备之间直接的信息交流和信号控制通道,实现脑思维活动与外界通信和交互作用,从而进行脑信息读取、外部执行设备的控制,以及脑活动的调整和控制.脑机接口是一种多学科融合的交叉技术,涉及神经科学、计算机科学、通信与信息处理技术、人工智能技术等,展现了广阔的发展和应用前景,包括医疗与康复、科学与教育、自动驾驶、工业控制等.同时,脑机接口技术的发展和应用面临重要的技术以及法律和伦理方面的挑战.本文简要介绍脑机接口技术的基本原理和组成,从信号获取、神经解码和认知脑机接口等关键技术角度阐述了国内外研究现状:从技术角度,讨论了脑机接口技术面临生物兼容性、通信速率、信号获取和处理、神经解码、安全等方面的挑战;从伦理和法制角度,指出该技术面临隐私、自由意志、身份认同和社会公平等方面的挑战.最后,展望了脑机接口技术未来的研究方向和应用前景.     

人类互动脑-脑耦合的计算方法

人类互动的神经生理本质是个体脑与脑之间的相互关联,脑-脑耦合及脑间同步正是这种相互关联的具体体现.作为一种新的研究手段,超扫描能够揭示以往单脑研究无法揭示的信息,在探讨社会互动问题的神经机制方面具有重要价值.随着信号采集和数据分析方法的快速发展,超扫描研究正在经历从研究“离线”认知向研究真实社会互动,从严格控制的实验室...     

尖端创新神经技术脑研究计划:美国脑研究计划评介

正作为神经科学研究超级大国的美国,正拟启动尖端创新神经技术脑研究计划。该计划此前称作脑活动图计划,已经过一年多的筹备性论证。计划的主要目标是,通过包括纳米技术在内的一系列技术创新,全面构造神经活动图谱,以求在神经-精神疾病诊治及智能机开发上取得突破。围绕计划目标之可行性存在大量争鸣。     

吸烟与脑

吸烟与脑诸葛勤编译假定你是一位烟民，正在点燃今天的第一支香烟。不用多久，你就开始感觉到吸烟所带来的种种精神变化。几乎每一个人（包括烟民）都承认吸烟对健康的各种长期损害，尤其是肺癌和冠心病。但是，大多数吸烟者都认为吸烟的直接作用是积极有益的，是一种使他...     

绘制人脑活动图谱

科学家已经能对许多自然现象进行预测。比如,明天会不会下雨,明年小行星会不会撞击地球．某地的活火山会不会在下个月爆发。但是,科学家却很难预测一个人在下一分钟想什么：他会产生一个积极的想法．还是会冒出一个罪恶的念头？科学家的共识是,自然界中最复杂、最难研究的不是外在的东西．而是内在的东西,那就是人类的思维。科学家认为,如果能绘制出人脑活动图谱,就可以了解人脑的运行机理．从而可以监测人们的思维活动,也可以检测脑部疾病。     

飞秒激光测控神经活动

飞秒激光双光子显微成像技术在神经科学研究中发挥着重要作用. 实验中采用自行改进的双光子成像技术探测大鼠皮层脑片神经元钙活动, 记录到自发以及电刺激、药物刺激诱导的钙活动, 同时记录到飞秒激光诱发的神经钙活动. 结果表明, 神经元钙升高的幅度与其对应电活动强度呈线性关系; 谷氨酸能够诱导神经元产生大幅度的钙升高, 但当多次刺激时其钙响应的幅度降低; 通过同时记录多个神经元的自发钙信号, 可以分析判断这些细胞属于不同的微回路; 飞秒激光能诱导细胞的局部钙升高和整体钙升高. 飞秒激光神经活动测量和控制方法具有非接触、无损伤、可精确重复的优点, 为进一步认识神经生物现象提供了行之有效的实验手段.     

人脑连接组研究:脑结构网络和脑功能网络

人脑是自然界中最复杂的系统之一,在这个系统中,多个神经元、神经元集群或者多个脑区相互连接成庞杂的结构网络,并通过相互作用完成脑的各种功能.近年来,结合基于图论的复杂网络理论,研究者们发现利用结构和扩散磁共振成像数据构建的脑结构网络以及利用脑电图/脑磁图数据和功能磁共振成像数据构建的脑功能网络具有很多重要的拓扑性质,如"小世界"属性、模块化的组织结构以及主要分布在联合皮层上的核心脑区(如楔前叶、额上回、额中回).另一方面,研究者发现许多神经精神疾病(如阿尔兹海默病和精神分裂症等)与脑结构和脑功能网络的异常的拓扑变化有关,这些研究不仅为理解神经精神疾病的病理机制提供了新视角,也可能为疾病的早期诊断和治疗评价提供脑网络影像学标记.本文以人脑结构和功能连接网络的研究为重点,介绍了人脑连接组和复杂网络理论的基本概念,并且回顾了近年来人脑结构和功能连接组的研究成果,并指出了该领域中存在的问题及未来的研究方向.     

脑磁图

利用精巧灵敏的超导仪器,神经科学家正在探测大脑的磁场,它比地球磁场弱10亿倍。这一研究将为医师带来关于癫痫和其它疾病的本质和治疗方面的线索,甚至可以揭示人类思维的神秘过程。     

美丽的脑彩虹

正数以亿计的神经细胞默默地在神经系统的各个部门工作。神经细胞紧紧地挤在一起,像森林里的大树那样枝叉互相交织缠绕。在枝叉顶端,不同的神经细胞相互接触并传递信息。脑子能想事情,关键就靠神经细胞之间错综交织的联系。在大脑皮层里,每个神经细胞大约要把信息送给几千个其他细胞,同时每个细胞也要接受并处理从几千个神经细胞来的信息。可是神经细胞之间的相互联系是很难看清楚的,就像在远处用望远镜看森林,     

针刺合谷穴诱发的脑磁场

在猫的开颅研究中,通过比较脑皮层表面诱发电位和皮层内单位放电,发现猫内关穴的大脑皮质投射区与内脏大神经投射区相重叠。因而提示某些治疗病痛的主要穴位,是与主治部位有重叠投射区的穴位。显然,进行人体研究以探索这种关系,对进一步理解镇痛机理及寻找一种筛选主治穴位的客观指标,具有重要的意义。但受伦理学和方法学的限制,许多人体研究难以进行。     

“大脑活动图谱”的研究费思量

美国总统奥巴马在2013年度的国情咨文中提到了大脑活动图谱(Brain Activity Mapping,BAM)项目计划,与此同时,欧盟委员会以10亿欧元启动了相关的人脑计划(Human Brain Pro-ject,HBP)。这引起     

无创式脑调制的神经效应研究进展

无创式脑调制(noninvasive brain modulation,NBM)技术是基于电磁感应原理,采用电场或磁场以非侵入的方式刺激中枢神经系统(central nervous system,CNS),进而改善脑功能.现在,它不仅是诊断和治疗神经精神疾病(neuropsychiatric disorders)的一个有效手段,同时也是研究脑生理和脑功能的常用工具,此外在探索认知、情感、记忆和语言等方面也有着巨大的应用价值.虽然,NBM技术在认知神经科学、神经生理学及神经精神病学等各个领域被广泛成功的应用,但是它对脑功能和CNS的调节机制目前还不清楚,这严重地限制了该类技术的进一步应用以及研发.NBM技术作用的共同规律是通过在脑组织周围产生感应电场来调节相应脑区的神经活动.因此,明确不同电场作用下神经元放电活动的演化规律以及相应的发生机制是揭示NBM技术神经调节机制的关键.本文首先介绍了NBM在神经科学中的应用现状,然后对近年来有关电场神经调节效应的研究成果进行了综述,包括电生理实验和计算模型仿真,最后对未来的研究方向进行了展望.     

脑中奥秘知多少

就人的身体而言，脑子是蕴藏秘密最多的地方，堪称问号的“富矿”，因而也就成为了科学家们竞相探求的热点。     

用纳米技术窥视细胞内生命活动

米切尔·克里克顿写了一部名叫《捕食者》的关于纳米技术误入歧途的小说 ,里面讲一群光敏粒子穿过人体 ,创造出了终极医学成像系统。在现实世界中 ,生物化学家希望再进一步 ,利用病毒作为“纳米摄像机” ,以期获得活细胞内部生命活动的独特画面———从而更好地认识病毒本身是如何工作的。美国布鲁明顿市印第安纳大学由伯格丹·德拉格尼亚领导的研究小组正在探索载有金纳米粒子的病毒是否有能力闯入细胞内部(和病毒外壳本身的指示器一起) ,对激光作出反应。所有这些 ,会提供一幅反映细胞内化学、物理活动的前所未有的图像。研究人员目前是采…