脑功能网络建模及分析研究进展

大脑是一种典型的复杂系统,理解大脑的结构以及运作机制对生命科学、医药工程、人工智能等领域重大问题的研究具有重要意义.功能核磁共振成像(fMRI)等技术可以实现比较精细的大脑神经活动信号的无创采集,是观察和分析大脑功能活动的重要辅助技术;同时,复杂网络理论与方法则为探索大脑的工作机制提供了重要的理论和技术基础.本文回顾了近年来基于fMRI等大脑神经活动信号采集技术进行脑功能网络建模与分析的研究进展,包括脑功能连接的相关性、因果性分析,白质纤维束投射连接分析,脑活动状态空间的能量图景分析等.文中介绍了这些方法的原理、适用性及局限性.目前基于数据分析的脑网络建模研究已经取得了丰硕的成果,然而,随着神经影像技术的不断发展及高质量神经活动数据的不断积累,复杂系统理论在脑科学领域的应用仍然具有广阔的前景.     

生物光子与神经信号传递和处理

指出了针对神经信号传递和处理的主流理论的争论,即神经信号以电信号和化学信号的形式进行传递处理的理论虽然可以很好地解释感觉、运动、反射等神经系统的低级功能,但很难构建出解释大脑高级功能和精神活动的一般概念或原则.提出了神经回路中存在有生物光子(又称生物超弱发光)传递,并可能介导神经信号的传递和处理、参与人脑的高级功能和精神活动.综述了生物光子在神经回路中传递及介导神经信号传递处理的相关理论假说和实验研究.     

成人神经干细胞的起源、功能和应用的探讨

相当长时间以来,人们认为成年大脑的再生能力非常有限.现在研究发现神经再生是成年哺乳动物中枢神经系统中普遍存在的现象,妊娠也可以影响成年神经细胞再生.在成年大脑中存在着神经干细胞聚焦区,这些成年神经干细胞对于成年神经再生具有重要意义.由成年神经干细胞生成的新生神经元具有电生理功能,不仅能够对损伤的大脑进行修复,而且可能参与记忆和学习等高级神经功能.目前已有成人神经干细胞自体移植治疗脑损伤的初步临床研究.     

植入式硅神经微电极的发展

 神经科学和神经工程研究需要研究大脑神经元的电活动情况，以了解大脑产生、传输和处理信息的机制。植入式神经微电极作为一种传感器件，是时间分辨率最高的神经电活动传感手段之一。介绍了国内外几种主要的植入式硅基神经微电极的结构特点、制备方法和性能特点。分析表明，未来通过不断结构优化和改性修饰，特别是在高通量的神经记录方面，通过与同样基于硅材料的电路的集成，硅神经微电极能够进一步提高生物相容性，解决大规模的电极通道体内外传输与连接问题，实现对神经元的在体大规模长时间记录。     

国家自然科学基金重点项目“大脑皮层中兴奋和抑制的动态平衡机制研究”介绍

<正>大脑皮层是由神经元通过突触连接形成的超级神经网络,网络中的各种神经环路是实现大脑认知活动的功能模块。皮层网络主要由兴奋性锥体细胞和抑制性中间神经元组成,这些神经元介导的兴奋性和抑制性信号是相辅相成的,两者间的平衡是大脑发挥正常功能的前提,当平衡被打破时会导致皮层网络活动异常以及脑疾病的发生,如焦虑、精神分裂症、癫痫等。因此,研究大脑皮层中兴奋和抑制的动态平衡机制对了解正常脑功能的神经基础和     

创造力是否源于大脑右半球

根据经典医学理论,大脑分为左右两个半球.左半球负责逻辑、分析、计数、推理和语言表达;右半球负责明确概念、整体思维、直觉、想像和非语言表达.许多研究大脑的科学家支持这种二分法.但是,创造活动是利用大脑各种专门功能的思维过程.因此说,创造是"整个大脑的活动".     

脑机接口在康复医疗领域的应用研究综述

脑机接口(brain-computer interface,BCI)是在大脑与外部设备之间建立的不依赖于常规大脑信息输出通路(外周神经和肌肉组织)的一种人机交互技术,为肌肉或神经末稍受损的患者提供新的人机交互手段.作为智能康复机器人研究的方向之一,BCI在康复治疗和运动辅助中具有重要的研究价值,并在神经康复、功能假体辅...     

基于相邻数据依赖性的功能核磁共振混沌分析

为揭示大脑功能活动的非线性特征信息,进而全面揭示大脑内部活动机制,提出一种度量大脑功能活动的相邻数据依赖性(dependence of neighbor subseries,DN)分析方法.采用DN方法分析大脑功能磁共振数据,提取大脑功能活动的非线性特征信息,并将该方法应用于健康男性组与健康女性组大脑功能活动的比较,验证该方法的可行性、有效性.结果表明,较男性健康组,健康女性组在右侧眶部额下回、右侧脑岛、右侧海马、双侧前扣带和旁扣带脑回、左侧内侧额上回、双侧中央前回、双侧中央后回、右侧岛盖部额下回、左侧缘上回的DN值更高,并解释了这些差异可能与大脑结构上及行为和认知上的性别差异有关,通过对比,分析DN方法与局部一致性(regional homogeneity,Re Ho)方法确定的差异区域,发现DN方法可以提取Re Ho方法无法提取的大脑功能活动的非线性特征信息.在一定程度上,这说明将该方法应用于大脑功能活动的研究是可行的、有意义的.     

神经类固醇对高级脑功能作用的研究概述

神经类固醇是脑和神经自身合成的类固醇激素,广泛地存在于大脑及神经组织中,对学习、记忆、认知、情绪等脑功能具有非常重要的作用.本文对这方面的研究作一概述.     

存在决定意识和刺激决定神经活动

壹刺激和神经活动的关系的两种看法存在决定意识,意識是客观的反映。这是早就被辯証唯物主义的反映论所指明,而且被人类生活无数遍証明了的事实。 辯証唯物主义也指明意識是大脑的产物。既是存在决定意識,而意識又是大脑活动产生的,因此,就一定是刺激决定神經(包     

广义线性模型在神经电生理信号分析中的应用

大脑在完成思维等功能活动时,脑中的神经细胞会产生表征不同生理状态的电活动,大脑不同功能区也会呈现不同的放电特征,例如,参与学习记忆等认知活动的海马脑区以产生尖波涟漪事件为典型特征。本研究利用多通道电生理技术记录到神经元胞外电信号,通过海马区节律性场电位进行了3种常见生理状态(清醒、快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠阶段)的划分,并介绍了利用海马区尖波涟漪事件研究海马区和皮层区的放电特征的方法。最后,利用5折交叉验证的广义线性模型预测神经信号的方法,以特定时间窗内神经元群体放电个数矩阵为自变量,该时间窗或其他时间窗内的单个神经元放电个数向量或尖波涟漪事件是否出现为因变量,进行预测,与解耦不同生理意义下的神经活动结果进行对比。本研究将有助于分析及解码不同生理状态下大脑功能区的神经信号特征,尤其是对研究学习记忆功能及其相关脑区之间的相互作用提供方法学依据。     

心理疲劳发生的认知神经机制

心理疲劳是人们长时间从事脑力活动而形成的一种包括认知、情绪和行为改变的复杂心理现象.心理疲劳的发生有个体差异,它与奖赏得失的衡量、错误监控受损和信息加工扰乱等因素有关.回顾近十年相关研究,发现心理疲劳发生的神经生理机制主要涉及多巴胺、感觉运动门控、自主神经(迷走神经和副交感神经)、大脑的扣带回和基底神经节等神经系统,认...     

自闭谱系障碍的大脑功能性连接研究进展

自闭谱系障碍是一种以早期社会交往上的广泛性异常、缺乏与人进行沟通的能力、异常局限的兴趣以及刻板重复性行为为特征的复杂的神经发育障碍．自闭谱系障碍的大脑功能性连接研究表明,自闭谱系障碍存在着大脑功能性连接的显著降低,这种神经同步性活动的异常与自闭谱系障碍的社交和沟通障碍的严重程度呈负相关．实验研究采用功能性近红外光谱成像技术,对自闭谱系障碍儿童静息状态下大脑皮层的功能性连接性进行测量,结果发现,自闭谱系障碍儿童的额叶和颞叶左右半球之间的功能性连接是显著降低的,而额叶和颞叶在语言加工和社会认知过程中起着重要作用．功能性近红外光谱成像技术作为一种光学脑成像技术,能够有效且可靠地揭示自闭谱系障碍的大脑异常功能性活动．     

大脑高级皮层区功能活动的神经心理学机制

该文从信息论的角度，借助电脑的工作机制，阐明大脑高级皮层区功能活动的神经心理学机制，便我们对人脑的结构和功能认识提高到一个新水平。     

光遗传技术双向精准调控神经元活动

人的大脑是自然界中最复杂的造物,居住于此的神经细胞,数量如漫天的繁星,约有1000亿个.不同于其他组织器官,大脑中的神经细胞根据形态、功能或者特定的生物标志物,分类不计其数.这些种类繁多的神经元又连接成神经环路去执行某个明确的生理功能,众多神经环路交互联系就形成了浩瀚如宇宙般的神经网络.     

手指操在弱智儿童教学中的应用

著名哲学家康德曾说:"手是身体的大脑".对于弱智儿童来说,手指的活动,就是大脑的体操.活动的是手,得到锻炼的是大脑.     

复杂脑网络研究:现状与挑战

以大脑网络研究为例,详细介绍了大脑网络的构建、结构网络、功能网络以及结构与功能的联系等方面的研究进展.基于复杂网络理论,对大脑结构网络和功能网络的分析得到很多重要的拓扑性质,如"小世界"、"无标度"、模块化以及核心脑区的分布等;另外发现认知功能、神经精神疾病与大脑结构和功能网络的拓扑结构变化或异常有关;总结了国内外在此领域的研究成果,提出了大脑网络研究工作面临的挑战,并展望了将来发展方向.     

浅谈“肌肉记忆”

运动技术的掌握有其独特的形式,在大脑启动后意识控制较少的情况下,神经-肌肉活动的“惯性”构成了肌肉记忆的一种特性,它们的程序化、自动化有助于更有效地完成动作。     

必须加强无形资产的管理、评估工作

无形资产是指能够被持有者长期占有和使用但不具备实物形态、能在社会经济活动中持续发挥作用、并能为持有者提供较为稳定和超过同行业一般收益的经济资源.它与固定资产一样,属于企业的长期资产,具有使用价值和价值这两种属性.相对固定资产而言,无形资产无独立实体,但通常又依托实体,人们只能从观念上感觉它,其生产是创新的、单一的,其价值的存在形式与有形资产有很大的不同,不能以传统的劳动价值论来评估它的价值.有人曾作了一个比喻,即若把有形资产看作是一个人的躯体,则无形资产就相当于人的大脑和神经.一个人能否在事业上有所建树,有多大建树,则主要取决于他的大脑和神经.这一比喻比较形象地说明了无形资产与有形资产的关系和作用.在国民经济发展中,无形资产的突出特点是可以带来高效益,甚至产生巨额效益,是有形资产所无法比拟的.     

早产儿脑损伤和脑发育的临床及MRI分析

目的:探讨核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)在早产儿脑损伤及脑发育中的临床诊断价值及影响早产儿脑损伤的危险因素.方法:选取44例早产儿,在纠正胎龄40周进行头颅MRI检查,并进行大脑发育成熟度的MRI评分.在纠正胎龄3月时行盖泽尔(GESELL)智能发育检测,同时结合临床危险因素分析.结果:1纠正胎龄40周MRI结果发现早产儿有脑损伤27例,足月儿未发现脑损伤.2早产儿脑损伤组、早产儿无脑损伤组及对照组大脑发育成熟度评分通过方差分析三组平均值比较差异均有统计学意义(P0.05).3大脑发育成熟度的MRI评分各项评分点比较,早产儿脑损伤组与早产儿无脑损伤组在大脑卷曲程度、髓鞘化程度和胶质细胞迁移带方面得分有统计学差异(P0.05),胚胎基质残余方面得分无统计学差异(P0.05).4神经发育落后组、神经发育正常组与神经发育聪明组的大脑发育成熟度的MRI评分三组间比较有统计学意义(P0.05).5Logistic多元逐步回归法分析,产前因素及产后因素中机械通气、脐带异常、生后1分钟Apgar评分低、分娩方式是早产儿发生脑损伤的高危险因素(P0.05).结论:MRI是评价新生儿脑损伤的有效手段,大脑发育成熟度的MRI评分对预测早产儿远期神经发育有重要意义.早产儿脑损伤是多种因素相互作用的结果,机械通气、脐带异常、窒息与早产儿脑损伤有密切关系.