为何人脑并非电脑

正神经科学领域几十年来将"人脑如计算机"视为重要的隐喻。但这一想法是否让我们在脑研究领域中迷失了呢?这一时代见证着人们尝试攻克有史以来科学界最重要的难题之一:如何理解宇宙中最复杂的存在——脑。科学家们不断积累着大量脑结构和功能的数据,涉及各种生物从大到小的脑。成千上万的研究人员投入大量的时间和精力,尝试破解脑是如何运作的,同时发展出了惊人的技术以描述和操纵脑的活动。     

当前脑科学的发展态势和战略——访复旦大学脑科学研究院杨雄里院士

正进入21世纪以来,美欧等国家和地区先后启动了脑研究计划,中国也在几年前酝酿以重大专项形式开展自己的脑研究计划。探索和揭示人脑功能奥秘一直是人类和科学界的梦想。早在1990年,美国就曾把20世纪90年代命名为"脑的十年",并执行了相应的科学计划。进入21世纪以来,随着知识的积累,科技手段的不断出新,美欧等国家和地区先后启动了脑研究计     

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.     

脑衰浅介

心衰、肾衰和肾上腺衰竭已在处方和诊断书中普遍使用,但人们还不怎么熟悉“脑衰”这个词,国外有人认为,即使生活中的别的危险都可以幸免,而脑衰却是不可避免的,并且由于医学的进展,还会使脑衰的发病率提高。因为脑衰会侵袭那些年富力壮影响颇广的人,所以医学界有责任来确定退休年龄。虽然这样做显得有点专横,但也只有这样,才能避免脑衰的     

移植对脑生长指导作用的探讨

脑移植对于解决哺乳类动物的行为和脑如何生长发育这些疑难问题,是最实用的研究工具。实验表明,胚胎脑组组片移植到受体动物脑内或其它部位时,不仅能够成活,而且生长良好。移植物常常能与靶神经元形成正确的联系,在某些实验动物还能使神经损伤得到恢复。本文讨论使用组织移植来研究有关脑生长状态的基本问题。     

脑的性别分化

近代科学技术的发展,促使人们加强了对生物界最复杂的结构——脑的研究。《脑的性别分化》一文,参阅了众多的文献资料,介绍了脑性别分化对生物体的解剖、生理和行为的影响,另一方面又介绍了脑的性别分化是受性激素诱导所影响的。     

作为信息器官的脑

作为信息器官的脑养老孟司著刘春阳编译对脑的认识对脑的认识有三种：其一，是物质的脑，亦称为解剖学上的脑，扩而大之，包含脑的生理功能。它是从外部研究而了解到的．因而具有“客观”的色彩。其二，是内部的，主观的脑，亦称心理。扩而大之，包含了逻辑和数学。因为逻...     

面向fMRI数据的人脑功能划分

人脑是目前人类发现的最复杂和最具智能的功能组织系统之一.数以万计的神经元相互连接形成了复杂的脑结构,并通过相互间的作用表现出多样的智能活动.脑功能研究是脑科学研究中最重要的内容之一,尤其是功能磁共振成像(f MRI)技术的出现,为人脑功能的研究带来了新的发展机遇.近年来,开始利用基于f MRI数据的计算方法对人脑进行功能的划分,已有研究表明,功能划分所产生的人脑功能子区域比结构图谱中的脑区具有更高的功能一致性,因此更适合用于人脑的功能分析.进一步讲,把人脑功能划分产生的功能子区域用于人脑功能网络的构建能够获得更具可解释性的人脑功能网络,能为人脑疾病机理的研究和探索提供新的手段.本文以f MRI数据为基础,首先,介绍了f MRI数据采集、人脑功能划分及其基本流程;其次,给出了一种人脑功能划分方法的分类体系,并详细阐述了其中主要的人脑功能划分算法;再次,梳理了人脑功能划分中常用的相似性度量和评价指标;最后,总结了人脑功能划分的应用,并深入地分析了人脑功能划分中存在的挑战及未来的研究方向,以期对相关研究提供有益的参考.     

从配角到明星——浅谈脑内胶质细胞的功能

人类智慧之所以能够不断探索、改造甚至创造着世界,得益于人类中枢神经系统(包括脑和脊髓,俗称脑)无与伦比的发达、精巧和复杂。然而,人们对于脑,我们自身机体中最重要、最复杂的系统却有着太多的未知之迷。脑的奥秘始终是自然科学中最具挑战性的问题之一,甚至被认为是自然科学的“最后的前沿”。而神经科学(又称脑科学)正是以揭示脑的奥秘为目标的生命科学中年轻而蓬勃发展的学科。     

脑功能理论的当代发展和前沿研究计划

21世纪以来,研究人员逐渐揭示出人脑前额叶特别是内侧前额叶的认知功能,脑内的社会镜像神经元系统以及默认网络.这些发现,扩展了20世纪关于经典特异神经通路和网状非特异系统的概念,认识到人脑含有4类机能解剖系统.除了并行协同工作的特异系统和网状系统外,人脑还有以180°相位差交替转换式活动的默认网络和社会认知网络.在所概括的4条神经信息处理机制中,由于自然脑进化的遗传保守性,人脑和动物脑共性大,而与电脑间存在本质差异.人脑功能的独特性体现为社会属性和生物属性高度融合的巨复杂性、四层次性及其包容性.本文简要介绍了脑连接组计划、脑活动图计划和中国脑计划,希望能引起人们关注人脑、动物脑和电脑的共性和本质差异,以便更正确地对待脑科学和人工智能领域的研究成果.     

脑磁图与大脑功能检测

脑磁图是研究大脑活动的一种新手段,它通过对脑神经电流产生的微弱生物磁场的测量,对脑活动进行功能性成像.本文介绍了脑磁图的特点、基本工作原理、研究现状和在临床医学和基础脑科学研究中的应用,以及目前脑磁图研究中存在的问题和解决途径.     

电针和吗啡对脑GABA系统的影响

我们在过去的工作中发现电针镇痛与脑游离氨含量的变化有密切关系。后来证实电针镇痛时脑氨的变化受谷氨酸调节。后者是哺乳动物脑内含量最高的氨基酸,脱羧后转变成γ-氨基丁酸(GABA)。本文应用若干药物进一步探讨电针和吗啡镇痛与脑内GABA支路的相     

脑的构筑和工作原理与八卦的平行性

用阴阳、太极、八卦来透视脑和思维,将发现脑的构筑和工作原理与阴阳八卦有着惊人的平行性。     

类脑智能引导AI未来

人工智能是否要“类脑”以及如何“类脑”是人工智能发展中颇具争议的问题。结合在仿生视觉及人工智能领域多年的研究体会,阐述了类脑智能研究的意义与方式,讨论了现阶段人工智能与类脑智能的异同,发表了对未来人工智能发展的一些看法。基于对类脑智能的以上看法,作者及团队将研发智能、感知和操控功能兼备的“机器头脑”,以探索机器自主智能的发展。     

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.     

电针镇痛对小鼠脑游离氨基酸含量的影响

我们以前的工作曾发现电针镇痛与脑游离氨含量的变化有密切关系,电针有效时脑氨下降,无针效时脑氨升高。我们已经证实电针对脑氨的变化受脑谷氨酸调节,谷氨酸是中枢神经系统具有生物活性的重要物质,在脑内含量极高,脱羧后变成γ-氨基丁酸(GABA)。这两种氨基酸不但在脑代谢中十分重要,而且还有神经递质功能。因此,深入探讨针刺镇痛与谷氨酸、GABA等有关氨基酸的关系是很有意义的。     

低功率激光和光导纤维对脑的探索

由于一定的生化分子有其特定的敏感波长光,具有高能量的和单色性的激光很可能成为在脑内引起光-生物化学反应的理想手段。它可能作为脑的刺激因素,也可能成为记录脑功能变化的工具,这与电刺激和记录很相似,并且可能比电学手段更具有选择性和精确性。     

脑-肠肽的脑内功能

《脑-肠肽的脑内功能》就脑-肠肽在脑内的作用方式、脑-肠肽的脑内功能、血脑屏障与脑-肠肽的关系等内容作了介绍.脑-肠肽功能的研究目前正方兴未艾.全面阐明脑-肠肽的生理功能有助于深入认识机体正常调节系统,同时对临床许多疑难病症的发病机理的探讨有重要意义.     

非鸣禽成体环鸽脑中的新生神经元

自1983年Goldman等在世界上首次报道鸣禽成体脑中的新生神经元现象后,对新生神经元在鸣禽成体脑中产生、迁移和分化机理的研究已经取得了很大进展.许多人推测金丝雀等鸣禽脑中新生神经元的产生与它们对鸣啭学习和记忆功能有关.目前世界上对鸟类神经元产生的研究基本局限于鸣禽类,还未见在非鸣禽成体脑中有神经元产生的正式报道.由于新生神经元在鸣禽脑中的分布并不局限在控制发声的神经核内,它表明鸣禽成体脑中神经元的产生可能具有更为复杂的功能,因而神经元产生的现象也可能在非鸣禽成体脑中存在.为检验这种推想,本实验选用端脑中无明显控制发声神经核的非鸣禽环鸽(Streptopeliarisoria),应用放射自显影/免疫组织化学双重标记方法证明新生神经元在非鸣禽成体脑中的存在及分布特征.     

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.