同步化响应:视-脑信息处理的新进展

１９８９年猫的初级视皮层上,发现了刺激诱发的神经元群活动的γ同步振荡现象,在这之后,视－脑研究进入了一个新时期,如何理解视觉系统自然就成为一个至关重要的科学方法论问题,从信息处理,非线性动力学和神经网络的观点出发,对当前视觉研究中的由神经元群对外部世界客体的同步化响应所涉及到的几个主要方面进入深入评述,强调指出,神经表象是视觉系统作为智能信息处理的独有特点,是视觉计算理论的核心概念,子波变换是多尺     

时空联合不确定性关系和广义Gabor函数

脊椎动物视觉系统中的初级信息加工可以看作为多输入、多输出的图象信息处理系统。它的输入是以空间和时间为变量的光强分布,它的输出则是在视觉通路中各级神经细胞在不同空间、不同时刻的响应。从系统分析观点,其核函数刻划了系统的特性。系统滤波特性又受到其核函数的傅氏变换对的不确定性关系的限制。在傅氏分析理论中存在着相似性定理。它     

日本开发人工视觉系统

日本大阪大学不二门尚教授主持的_个科研组最近为盲人开发出一种助行装置，也可称其为人工视觉系统。该装置把微型摄像机摄取的影像信号传给使用者的大脑，形成人工视觉。     

认知科学与智能研究的进展与我们的策略

本文从信息处理的角度出发，扼要论述了认知科学与智能研究面向计算的工作路线，在分析智能研究的历史和现状的基础上，指出了视觉在该研究领域中的特殊意义，并指出了视觉研究的策略。最后，还阐述了生物系统信息自组织理论对了解脑的机制和智能木质、对智能机研制的意义。本文的目的，是要提供认知科学与智能研究的进展与发展的趋势、应采取的策略、技术路线和主要的研究内容。     

健康照明应用研究发展与展望

本质感光视网膜神经节细胞(intrinsically photosensitive retinal ganglion cells,ipRGC),通过视网膜下丘脑束(retinohypothalamic tract,RHT)与下丘脑视交叉上核(suprachiasmatic nucleus,S CN)等在大脑区域形成投射(即非视觉通路),对人的生理产生影响.这一非视觉效应的发现赋予了照明研究与应用全新内涵,即通过照明技术与智能控制技术的有机结合,因人、因时、因地合理控制照度及其分布,为用户创造"安全、舒适、有益身心"的健康照明光环境.而发光二极管(light emitting diode,LED)照明技术的应用和健康照明新内涵又对基于视觉感知的评价指标提出了新的要求.本文对照明与视觉、非视觉通路的影响相关研究成果进行综述,提出我国健康照明光环境的研究与实施的思考和判断.     

人类视觉与计算机视觉的比较

从视错觉等视觉生理现象以及知觉的特性出发 ,对人类视觉与计算机视觉进行比较 ,并根据目前对人类知觉活动 (特别是视知觉活动 )的认识程度讨论计算机视觉目前的状况和今后的发展     

立体视觉方法新进展

精确地获取景物的三维信息是计算机视觉的重要任务之一.双目立体视觉(以下简称立体视觉)是从两个视点得到的图象来恢复出景物三维描述的技术,可以用以下3个步骤来刻划立体视觉方法:(1)确定匹配特征,并从图象中抽取这些特征;(2)特征匹配,即寻找左、右两幅图象中由景物表面上同一特征投影形成的特征对;(3)利用对应的特征和成像几何参数重建三维景物.     

引入突触修饰非对称时窗的神经元感受野自组织模型

视觉通路中一些简单神经元的时空响应特性在动物出生前已基本形成,在缺乏视觉经验的情况下,视觉系统是怎样发育出这些神经元感受野的？以Wimbauer的时延网络为基础,引入神经生物学中最近发现的突触修饰非对称时窗,修改了Hebb学习规则,提出一种4层前馈网络模型。模型能自组织生成时空响应特性更为丰富的神经元感受野,并能对脊椎动物视觉系统中反差极性敏感型神经元的形成机制做出解释。这种网络模型比Linsker网络和Wimbauer的时延网络更具普适性。     

智能视觉芯片

智能视觉芯片(视觉芯片)是一种集成视觉传感器、高能效处理器、存储器的片上系统芯片,在自动驾驶、安防监控、机器人视觉等领域都具有广泛的应用价值.硅基CMOS工艺上既可以实现大规模的视觉传感器,也可制备大规模存储器和处理器,所以基于硅基CMOS工艺,人们可以借助光电子、微电子混合集成技术实现感存算一体化融合的视觉芯片,以克服传统视觉系统中图像串行传输和处理的瓶颈,有效降低处理延迟并提高智能化水平.构建视觉芯片需要突破高性能视觉图像传感器设计、高能效视觉图像处理器设计、视觉处理算法以及传感器/存储器/处理器一体化集成等多方面的关键问题.本文首先介绍视觉芯片的概念和架构,然后分别介绍视觉芯片各项关键技术的发展现状,最后简述视觉芯片的未来发展方向.     

稳态视觉诱发电位及其在视觉选择性注意研究中的应用

以固定频率发生周期性变化的视觉刺激信号进入大脑后,将会诱发一系列与之频率相同的周期性脑电位,这个电位叫做稳态视觉诱发电位(steady-state visual evoked potentials, SSVEP). SSVEP广泛应用于脑机接口和人类认知研究中.相同频率下, SSVEP的振幅高低与视觉注意资源分配具有相关性,因此在视觉选择性注意研究中常常使用SSVEP作为表征注意分配的电生理指标.以SSVEP为指标进行视觉选择性注意研究时,主要的应用手段是频率标记.频率标记是指让被标记刺激发生特定频率的周期性变化,从而诱发与之频率相同的SSVEP,并以每个刺激诱发的SSVEP的振幅作为注意资源分配水平的指标.根据研究目的不同,在频率标记的基础上进一步发展出了快速周期性视觉刺激范式和随机运动点阵范式用于视觉注意的研究.视觉选择性注意中, SSVEP适用于基于空间的注意和基于特征的注意研究.今后使用SSVEP对视觉选择性注意进行研究时,可以试图增加如情绪诱发、奖励和惩罚、工作记忆表征等影响视觉选择性注意的研究变量,也可以以SSVEP为指标,建立基于特征的注意和基于空间的注意之间的联系.此外...     

细胞囊泡运输系统与人类健康——2013年诺贝尔生理学或医学奖简介

人类对健康的孜孜以求推动了生命科学领域的不断创新和发展,从20 世纪80 年代兰迪·W?谢克曼(Randy W. Schekman)和詹姆斯?E?罗斯曼(James E. Rothman)分别对酵母细胞进行研究,通过生物电镜观察到囊泡运输系统并给出定义,到托马斯?C?苏德霍夫(Thomas C. Südhof)在神经细胞突触传导中证实了囊泡运输系统的时空调控性,囊泡运输系统作为细胞的基本组成,受到了越来越深入的研究。囊泡运输系统经由精密的调控广泛地参与诸多生命活动过程,与多种生命现象相关,囊泡运输系统障碍可能导致多种人类疾病,深入透彻地理解这些生物学现象和作用机制,对于攻克人类疾病,保障人类健康具有十分深远的意义。     

培养神经元网络自发放电序列的非线性特征

神经自发放电活动对于神经发育、神经系统基本功能及学习记忆等高级功能的维持具有重要意义. 为了研究神经自发放电序列的动力学特征, 我们利用多电极阵列系统长时间、连续记录了体外培养海马神经元网络的自发活动. 在发育过程中网络的放电模式复杂多变, 峰峰间隔序列中出现分岔现象. 为深入分析其非线性特征, 引入锋电位序列密度函数、非线性预测和替代数据等多种方法分析锋电位序列, 结果显示培养神经元网络的自发放电活动中存在混沌这一重要非线性现象. 该研究结果有助于认识神经系统的动力学特征, 进一步推动人们对神经编码机制的理解.     

学习和记忆的突触模型:长时程突触可塑性

人类大脑是由上千亿神经元相互连接而组成一个高度复杂的神经网络,是认知、学习和意识等高级功能的重要基础。神经元之间通过特化的连接结构--“突触”而相互通讯。外界输入触发的神经元活动可特异性地持续改变突触的结构和功能,这种神经活动依赖的突触变化称之为长时程突触可塑性。大量实验证据表明突触可塑性是大脑学习和记忆的分子细胞学机制,了解突触可塑性的机制对阐明中枢神经系统性相关疾病（如老年痴呆症、药物成瘾等）的机理具有重要意义。本文简要地小结了长时程突触可塑性研究中的基本发现和新近进展。     

对建立山西省交通安全应急信息采集传输系统的方案分析

交通安全应急信息传输系统是交通突发事件应急体系建设的基础保障,通过交通安全应急通信系统的建设,可为交通部门负责的公路和水上交通安全、抢险救灾、处置应急事件等提供快捷有效的通信链路。尤其在提高交通现场的信息获取能力、处理突发事件的快速反应能力、组织协调能力、决策指挥能力等实际工作上具有重要意义。     

突触骨架重塑调控吗啡戒断负性记忆的分子机制进展简

成瘾性药物戒断所产生的负性情绪记忆被认为是导致强迫性用药的主要原因. 戒断会引起相关脑区发生诸如突触传递和神经结构可塑性等适应性变化,这种适应性变化最终会引起病理性记忆的形成. 研究表明,肌动蛋白actin骨架重塑与突触可塑性以及记忆的形成关系密切,然而对其调控记忆的分子机制知之甚少. 最近,本研究小组围绕吗啡戒断负性情绪记忆的形成机制展开研究,在整体水平上阐述了突触骨架actin及其一系列下游信号参与调控吗啡戒断负性记忆的分子机制. 本文将讨论近年来突触结构可塑性参与调控成瘾性药物负性记忆形成的最新进展,着重探讨阿片类物质成瘾负性动机的形成机制,有助于深入了解成瘾形成的分子机制,为成瘾的研究和治疗提供新思路.     

太阳驱动地球环境变化研究进展

太阳是地球表层系统最重要的能量来源,地球表层环境变化记录中含有太阳辐射变化或太阳活动的印记,实际观测的太阳辐射变化却被认为不足以引起地球气候系统的剧烈变化,不同学者发展了多种物理模型来解释太阳驱动地球环境变化的机制。本文从地质记录入手,综述了太阳影响不同时间尺度气候变化的地质[CD*2]生物记录,评述了几种放大机制,发现这些物理模型在解释某种气候现象时具有很好的适用性,但在其他方面也往往存在一定缺陷。我们认为：太阳变化是驱动地球环境变化的最根本因素;地球环境变化可能直接响应太阳变化。要么太阳活动引起的辐射量变化在气候系统中的作用被低估,要么还有未被发现的新机制,未来的研究应该针对这两个问题展开。     

断裂系统形成机制：来自物理模拟实验的新启示*

 由于断裂系统的形成大多与大变形构造过程有关,故从小变形岩石力学实验归纳得到的库仑破裂准则及相关的安德森断层模式,并非总能对其形成机制给予合理的解释。物理模拟是一个十分有用的方法,可为我们提供一些新的启示：许多原先认为具有复杂形成机制的断裂系统,其实可以是简单构造变形过程的产物,也无需复杂的动力学机理解释。本文通过一些伸展、挤压和反转这三类常见构造的典型研究实例,以展示物理模拟实验所能带给我们的有关断裂系统形成机制的新启示。     

衰老与稳态

衰老作为生物体必然经历的生理过程,一直得到科学家们的广泛关注。从20世纪30年代发现限制大鼠饮食能够延长寿命以来,科学家们已经利用多种模式生物对衰老现象进行探索,并尝试阐明衰老的机理。随着神经退行性疾病等衰老相关疾病成为越来越严重的健康问题,衰老研究对于个人健康和老龄化社会的可持续发展显得愈发重要。文章从稳态失衡这一公认的衰老原因与表型出发,简述衰老的分子机制与干预方法。     

痒觉神经机制的研究进展

痒是一种能引起强烈搔抓欲望的不愉快感觉。痒觉信息从皮肤产生，由外周神经元传入脊髓，经处理后最终传输到大脑。与外周、脊髓水平相比，痒觉在大脑水平的研究还相对较少。得益于近几年在体研究技术的发展，解析痒觉信息传递的大脑中枢神经环路机制成为可能。随着神经科学研究技术的快速进步，一系列解析痒觉在脑内处理机制的重要成果被陆续报道。本综述主要总结了痒觉，尤其是化学痒，从外周到大脑的研究进展。     

痒觉神经机制的研究进展

痒是一种能引起强烈搔抓欲望的不愉快感觉。痒觉信息从皮肤产生,由外周神经元传入脊髓,经处理后最终传输到大脑。与外周、脊髓水平相比,痒觉在大脑水平的研究还相对较少。得益于近几年在体研究技术的发展,解析痒觉信息传递的大脑中枢神经环路机制成为可能。随着神经科学研究技术的快速进步,一系列解析痒觉在脑内处理机制的重要成果被陆续报道。本综述主要总结了痒觉,尤其是化学痒,从外周到大脑的研究进展。