发展认知神经科学:人脑毕生发展的功能连接组学时代

神经影像技术促进了脑科学研究的巨大进步,促成了发展认知神经科学的诞生.作为心理学与神经科学的交叉学科,发展认知神经科学在揭示心脑关联的内在机制上发挥着越来越重要的桥梁和纽带作用.人脑毕生发展的连接组学机制是该学科研究的核心科学问题之一,它将有望从毕生发展的视角深度解析微观底层(如分子与激素水平)与宏观高层(如个体与社会心理行为)相互作用的神经机制.本文将介绍当前发展认知神经科学的最新进展及人脑功能在毕生发展不同阶段的具体特征;阐述人脑毕生发展轨线绘制和常模构建的可行性和必要性,同时对人脑毕生发展常模建构的一系列问题,如数据采集、分析和处理等的规范,及已有的工作基础、研究前景与面临的挑战进行系统性的讨论.     

编者按

<正>随着高通量高分辨率组学技术的发展,以基因组学、蛋白组学、代谢组学等为代表的海量生命组学数据随之大量产生,相关的信息挖掘算法和系统生物学研究成了生物信息学发展的新热点.一     

撩开神经系统神秘“面纱”的巨人

1906年,诺贝尔奖评审委员会一致将医学奖分别授予了两位在神经研究领域取得了重大成就的科学家——意大利的卡米洛·高尔基(Camillo Goigi 1843～1926)和西班牙的圣地亚哥·拉蒙·伊·卡哈尔(Santiago Ramon Y Cajal 1852～1934)。他们在神经领域所取得的成就,为后世开创全面的神经科学奠定了基础。     

人脑之谜种种

人脑是目前已知宇宙间最复杂的系统 ,其功能活动在很多方面还是未解之谜。有人提出 ,2 1世纪是生命科学的世纪。揭示人脑的奥秘是当今生命科学面临的重大挑战 ,也是心理科学研究和探讨人类学习和记忆的重要课题。感觉与传导感觉与传导是人和动物共有的生命本能 ,是大脑对客观事物作出的具体反应。大脑结构本身并不复杂 ,它分左右两个半球 ,由中间的脑桥和延髓连接着脊神经。从脑本身发出的神经有 1 2对 ,接受头面部的感觉与传导 ;脊髓神经有 3 1对 ,接受躯干部位的感觉与传导。大脑就如一个通讯控制中心 ,而连接控制中心的是各个组织机构之…     

连接组和连接组计划

连接组就是神经系统中所有神经细胞相互连接关系的总体。个体的特性在很大程度上取决于其连接组,因此画出神经细胞相互连接的“线路图”就成了脑科学研究的一个基础前沿课题。本文对宏观和微观连接组研究、人类连接组计划、美国艾伦脑科学研究所的连接组研究作了综述,最后并对以连接组研究为代表的大科学、团队科学与公开科学作了讨论。     

探索生命的奥秘（二） ：纪念诺贝尔生理与医学奖100年

未来学家们预言:21世纪将是生命科学的世纪,而神经科学将是21世纪的—— 一颗璀灿的明星 神经生理学以其在生理学科中的重要地位,获得诺贝尔医学奖达6次之多。这些研究成果是:神经元学说的确立(1906年,意大利人戈尔基和西班牙人卡哈尔);神经纤维运动     

焦虑的脑科学研究与临床应用进展

焦虑障碍是我国患病率最高的精神障碍,也是全球第六大致残原因.如何建立精准有效的个体化预防-诊断-治疗体系,成为当前亟须攻克的难题.焦虑障碍主要包括广泛性焦虑障碍(GAD)、惊恐障碍(PD)和社交焦虑障碍(SAD)的亚型;其发病机制和分型机制尚不清楚.本文系统综述了近年来临床焦虑障碍和亚临床焦虑的研究进展,特别是本团队的研究进展,重点从神经认知机制的理论模型和临床应用方面寻求新的见解和研究线索.基于经典认知模型、杏仁核和脑岛中心神经模型,以及静态脑网络模型,我们提出了动态焦虑脑网络模型:强调突显网络、执行控制网络、默认网络和感知网络之间的动态相互作用,这是情绪和认知控制交互作用的基础;网络间的神经振荡负责资源转换和信号同步;去甲肾上腺素系统,特别是蓝斑(LC)-去甲肾上腺素(NE)系统,通过神经递质调节上述过程.本文还总结了焦虑的诊断和预测指标,包括遗传特征、认知特征和神经生物标志物,特别强调了特异频段的神经振荡模式,以及动态脑网络连接,以预测个体化焦虑症状和其他精神疾病.通过在体脑成像、神经环路示踪技术、单细胞组学等技术,全面精准解析焦虑障碍的多维度发病机制,揭示国家一类创新药物GW1...     

从"有核原子"到"核内夸克"——纪念卢瑟福发现原子核100周年

在人类科学史的长河中,有不少闪亮的"明星".19世纪末20世纪初,对物质结构的研究开始进入微观领域,新现象、新思想、新理论不断涌现.在那波澜壮阔的发展进程中,一位杰出的"科学明星"是实验物理大师卢瑟福(E．Rutherford),他通过散射实验,无可辩驳地证实了"有核原子"的存在,将20世纪的物质结构研究引上了正确轨道,被誉为"原子物理学与核物理学之父".     

90年代——“大脑的10年”

进入九十年代,神经科学欣欣向荣,以致这个年代被称为“大脑的十年”(decade of brain)。神经科学是一门较新的学科,本世纪初,由卡加尔(Cajal)、谢林顿(Sherrington)、巴甫洛夫(Pavlov)等人奠定了基础,确立了今天神经科学把脑功能看作神经细胞所构成的神经回路作用的基本指导思想。此后,从1940年到1960年,出现了神经科学的兴     

神经干细胞与中枢神经系统损伤

神经干细胞研究最早兴起于 2 0世纪 80年代末 ,目前在国内外已引起神经科学界的广泛关注 .近年来成年脑内神经干细胞的发现以及永生化细胞系的成功建立极大地鼓舞了人们 ,研究者们开始设想干细胞移植及开发转基因神经干细胞 ,以便为神经组织损伤后的结构和功能重建提供一种全新的切实有效的途径和方法 .本文就神经干细胞与中枢神经系统损伤修复的关系作一简介     

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.     

叶轮内孔周向裂纹试验分析

叶轮在调质热处理后，在叶轮内孔处发现有1/3圆周的周向裂纹，应用断口分析、材质检测、显微组织分析、结构状态分析等，对裂纹原因进行试验分析。结果表明，产生裂纹的原因系裂纹原材料纯净度较差，内孔表面又存在由偏析形成的薄弱带在热处理淬火冷却过程中又产生较大的热处理应力而最终导致裂纹产生。     

科学发现优先权是一把双刃剑

本文以物理学史上科学家们之间为获科学发现优先权竞争的真实事件,探讨并阐释了科学发现优先权如同一把双刃剑。它既能维护科学家们的权益,激励科学家们的研究热情,加速加快在一个特定领域的科学知识发展,但它也能加剧科学家们相互间的争执,甚至导致个别科学家采取不适当、不合理的方法侵犯他人科学发现优先权。     

灵长动物行为与生态学的研究现状与进展(五):营养生态学

在灵长动物的研究史中,取食行为的研究始终占有中心的位置。灵长动物所需要的营养物质包括碳水化合物、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质和水等几大类。前三类通常被称为大营养物(macronutrient),动物的生长和发育对其需求比较大,而矿物质和维生素通常被称为微量营养物(micronutrient),其本身不用于产生能量,却参与不计其数的生理过程。除了少数例外,灵长动物的能量和营养需求大部分来自于植物。     

核糖体的研究历程——2009年诺贝尔化学奖简介

2009年10月7日,美国科学家V·拉马克里希南、T·施泰茨以及以色列女科学家A·尤纳特因为对核糖体结构和功能的研究共同获得诺贝尔化学奖。这三位科学家分别应用X射线衍射技术以高分辨率解析了核糖体的原子结构并且研究了核糖体功能。     

核酸碱基分子静电势梯度图

本文导出了计算分子周转空间电势梯度的计算公式，并运用我们所建议的等梯度线图方法研究了五种碱基Ａ，Ｔ，Ｕ，Ｇ，Ｃ周转的电场，讨论了图形所提供的物理，化学和生物学意义。     

工业源挥发性有机物治理功能材料研究进展

挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)是大气中一类重要的污染物质,即使在低浓度下也会对人类的健康造成威胁。对VOCs的治理刻不容缓,而VOCs治理关键功能材料性能的优劣是整个VOCs治理技术的核心。文章总结了近年来用于吸附法、光催化法以及催化燃烧法治理VOCs的功能材料的最新科研成果,希望以此能够为将来VOCs治理材料的设计与研发提供一定的参考。     

统一场论源流及新版本

统一场论通称万物之理,自古以来成为人类对大自然奥秘的不懈追求。本文对从老子及古希腊先哲之启迪直至现代统一场论作一综述。爱因斯坦是统一场论创始者,不幸以失败告终。20世纪70年代后,物理学家在新的基础上探索统一场论。基于多维空间的弦论从量子论出发,背景独立的圈论从广义相对论出发,经过数千位物理学家和数学家四十多年孜孜以求,目标仍遥不可及,是进行反思的时候了。本文作者经八年研究,提出统一场论新版本。论文题为《A New Version of Unified Field Theory-Stochastic Quantum Space Theory on Particle Physicsand Cosmology》 (统一场论新版本--随机量子空间理论关于粒子物理及宇宙学),论文经过同行评审,发表在《Journal of Modern Physics》, 2013年,第4卷第10期,页码：1213-1380。随机量子空间(SQS)理论基于简单基本假设建立起理论框架,得出几十个与实验符合的理论结果,并提出25项预测以供实验检验。在此基础上,从广义相对论真空方程出发,重新定义其度规张量将之乘以高斯几率分布,SQS理论建立起基本方程,对光子和电子的初步分析结果与实验符合。     

双光子光折变晶体串联回路中屏蔽空间孤子对

提出了在由两块双光子光折变晶体和一个电源通过导线串联而成的回路中存在双光子屏蔽空间孤子对的理论. 在适当的条件下, 导出了在晶体回路中两光束传播的耦合方程. 证明了在回路中存在暗-暗、明-暗和明-明双光子屏蔽孤子对. 研究结果表明, 孤子对中的两孤子通过光电流能相互影响, 它们的耦合能影响到另一个孤子的空间包络、动态演化和稳定性. 在光束的空间展宽远小于晶体宽度的极限条件下, 暗孤子通过光电流能影响明孤子, 但明孤子不能影响暗孤子. 对于明-暗孤子对, 调节暗孤子的强度能够影响明孤子的传播特性.     

浅谈钻孔灌注桩桩基施工工艺

文章结合某大桥桩基施工工艺,介绍了桩基施工工艺流程及技术要点,为该项工艺在其他施工中的合理使用提供了借鉴。