LS区存在对光流敏感细胞

猫视皮层LS（Lateral supersylvian）区细胞的感受野面积远大于初级视皮层细胞,对运动光棒有良好的反应,约有80％的细胞对方向敏感,主要处理运动信息。有人认为它相当于猴子的MT（Middle temporal）区。MT区的作用是将来自初级视区的信息输入进行加工,进而输出给MST（Middle superior temporal等高级视区,最终形成对旋转、收缩/扩张、平移、形变等由本体运动引入的大范围较复杂的光流信息的反应。尚不清楚猫视皮层是否存在能对较复杂光流信息反应的高级脑区,对光流信息加工方式是否与猴相同。基于猫LS区细胞感受野网膜位置与最佳运动方向关系的研究,Sherk等认为,LS区细胞可能参与对光流刺激的信息加工。然而,直接用光流刺激进行的研究,在猫中尚未见报道。我们采用旋转、收缩/扩张、平动等刺激模式研究,结果显示LS区一些细胞对旋转、收缩/扩张等光流刺激敏感。     

斜视猫外侧上雪氏回在毁损皮层17—19区前后细胞的眼优势分布

在已研究过的视觉皮层中,除皮层17、18、19区之外,LS区是目前研究得最详尽的一个区域。这个区域的细胞主要对具有一定运动方向的视觉刺激敏感,而对静止的视觉刺激不敏感,也不具备方位敏感性;具有空间总和特性;大多数细胞为双眼性细胞;最优空间频率和对比敏感度均较低。早期人工斜视未导致猫LS区双眼性细胞比例的显著变化,Von Grunau认     

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.     

刺激图形对外膝体细胞图形适应的影响

分别以条形光栅和环形光栅作为刺激, 研究了猫外膝体细胞对运动正弦光栅刺激产生的图形适应. 结果表明, 用两种光栅刺激时, 外膝体细胞均产生了明显的图形适应现象, 但用环形光栅刺激时, 外膝体细胞的发放和图形适应程度均明显高于条形光栅的相应结果. 环形光栅和条形光栅在空间频率、时间频率和对比度等参数上均相同, 但外膝体细胞对它们的反应和适应程度却不同. 这一结果与心理学对上述两种运动光栅的适应现象和后效应相一致, 可能反映了这一心理学现象的皮层下神经机制.     

自身运动中眼动补偿的神经机制

自身运动特指观察主体在外界环境中的运动状态,而判断自身运动方向的主要依据来自于视觉系统的光流信息输入.对这种信息的处理是由位于背侧通路的一系列脑区来完成的.由于自身运动过程中常常伴随着眼动和其他躯体运动,它们会严重扭曲来自于视网膜的图像,为自身运动认知造成困难.心理物理研究表明,眼动追踪等因素并未显著改变观察者的自身运动认知精度,预示神经系统必然存在一种补偿机制来矫正眼动和其他躯体运动带来的影响,这种补偿作用的具体神经机制尚未明晰.目前普遍认为,与自身运动认知行为关系最紧密的脑区是内上颞区和顶内沟腹侧.本文通过综述对这两个脑区的最新研究进展,对自身运动中眼动补偿的可能神经机制进行探讨,期望对进一步的实验研究有所助益.     

飞秒激光刺激诱导星形胶质细胞调控海马神经元同步钙振荡

大量证据表明星形胶质细胞通过钙信号积极参与脑功能. 在星形胶质细胞的功能研究中, 诱导其产生钙信号是一项关键技术. 然而, 传统的刺激方法不能同时满足非接触、无损、高时空精度的要求, 本研究小组提出的飞秒激光刺激星形胶质细胞的方法能够弥补这些不足. 在此基础上, 验证了该方法在海马神经网络水平上研究星形胶质细胞功能的应用. 混合培养的海马神经网络中, 星形胶质细胞被飞秒激光刺激后: (1) 诱导神经元同步钙振荡; (2) 即时性干预神经元自发同步钙振荡; (3) 调制神经元的高频自发同步钙振荡. 因此, 通过演示光诱导的星形胶质细胞钙信号调控海马神经元同步钙振荡, 证明飞秒激光刺激方法能够为星形胶质细胞在神经网络中的功能研究提供强有力的工具.     

南海北部琼东南海域活动冷泉流场特征初探

冷泉是甲烷流体运移的一种重要地质过程.作为一种重要的温室气体,海底冷泉处渗漏的甲烷流体,对全球气候变化具有重要的影响.因此,冷泉流场的研究对于冷泉地质过程和全球气候变化都具有重要的意义.本研究基于PIV(particle image velocimetry)技术,对南海琼东南海域新发现的活动冷泉视频资料进行了活动冷泉的流速流场的模拟定量研究.研究区活动冷泉的释放有两种形式:一种是天然气水合物分解形成甲烷气泡,缓慢地逸散至海水;另一种则是含甲烷流体从喷口快速喷发形成羽状流. PIV计算的结果显示,活动冷泉羽状流流场运动方向整体向上,内部为复杂的湍流,其流线呈现出蜿蜒的形态,冷泉羽状流的运动方向与流速大小均随时间的改变而改变.尽管存在一定的系统误差,但PIV计算的结果仍然是可信的,并且具有低成本、速度快、分辨率高等独特的优势.与热液流场相比,冷泉流场的研究程度相对较低,未来需要更多的工作来定量描述冷泉流场,并分析冷泉流场的变化规律.     

地球磁层内近地磁尾流场的分布特性:探测一号卫星的观测结果

TC-1卫星的观测清晰表明近地磁尾流场的流速随地心距离变化. 其中尾向流的流速随地心距离的增加而逐渐增强, 并且有从晨昏两侧向夜侧运动的趋势; 地向对流的流速随地心距离的下降而逐渐下降, 并且有自夜侧向晨昏两侧运动的趋势. 尾向流和地向对流在不同等离子体区域的分布有明显不同: 在低纬瓣区以尾向流为主; 在等离子体片边界层尾向流和对流都较强; 在等离子体片内以地向流为主. 近地磁尾流场的一个重要特征是尾向流和地向流在11 R_E附近形成了一个明显的强流分布区域, 在此区域地向流和尾向流的流速都较强. 强流分布区域的位置和亚暴膨胀相触发区域的位置一致, 可能对亚暴膨胀相的触发有重要的影响. 另外TC-1卫星的观测显示来自中磁尾的BBF和对流有明显区别. BBF基本上分布在9 R_E以外, 且主要发生在|Z|<3 R_E区域.     

用统计物理讨论活细胞内微粒的运动

早期把活细胞内的微粒运动归为布朗运动.60年代初实验发现,活细胞内的微粒还发生时间上间歇、方向无规的跳跃运动.跳跃运动是由活细胞内ATP分子的化学能转为微粒的机械能而引起的运动,而布朗运动是由分子的热运动而引起的运动.跳跃运动是一种生命活动的形式.在细胞外无生命的微粒只能做布朗运动而不发生跳跃运动     

流场中复杂液滴的变形运动与吸附

液滴动力学是多相流热物理学的重要基础研究方向.随着科学研究的逐步深入和工业技术的不断发展,人们发现液滴的界面可由多种物质分子组成且可出现复杂的结构,如石油工程中表面活性剂、固体颗粒等物质吸附于油水液滴界面,细胞等生物液滴由具有复杂分子组成和结构的膜包裹等.研究发现复杂的分子组成和结构使液滴界面具有剪切弹性、面积扩张弹性、抗弯特性等显著不同于普通液滴表面张力的力学性质,而复杂的界面力与流场黏性力、壁面物理化学吸附力等相互耦合导致液滴在流场中展现复杂的变形、运动、吸附等动力学行为.本文介绍了复杂液滴界面的力学性质及其模型描述,综述了近年来关于流场中复杂界面液滴的变形、运动、吸附行为的研究进展,并给出了后续研究的建议.     

刺激调制下的低频自发振荡信号时空分析

利用光学功能成像技术研究了刺激条件下SD大鼠体感区低频自发振荡信号的时空规律, 发现了左、右脑体感区的低频振荡信号在刺激后具有幅度增强、相位发生改变、趋于同步的现象, 并据此讨论了低频自发振荡的产生机理, 认为细小动脉的舒缩对绿光((546±10) nm)下皮层中的自发振荡贡献很大. 此外, 还研究了动脉、静脉与皮层三处的低频振荡信号的相对相位关系, 发现红光((605±10) nm)下静脉和皮层的低频振荡信号有明显的相位差别, 皮层领先静脉0.6~1.0 s; 绿光下, 动脉、静脉和皮层三处的相位差别不明显, 三者基本同步. 分析认为, 绿光下在血管处采集的振荡信号与皮层处采集的振荡信号的形成机理可能不同.     

猫外膝体细胞对光栅刺激图形适应的时间特性

研究了猫外膝体细胞对扫描正弦光栅刺激产生的图形适应的反应时间特性,结果表明：与这视皮层细胞类似,外膝体细胞适应后与适应前相比反应幅度降低,潜伏期延长,但与之不同的是,外膝体细胞适应后反应的基频相位提前了,这暗示长潜伏期原抑制作用可能参与外膝体适应的形成,也说明外膝体细胞的适应现象可能存在与视皮层细胞不同的形成机制。     

胚胎结纤毛运动的生物力学研究进展

纤毛是细胞的重要功能性细胞器,可感知细胞外的机械和化学信号,并协助信号传导引发细胞应答.在脊椎动物胚胎发育早期,胚胎结中存在若干旋转运动的单细胞纤毛,具有9+0的超微结构,即其轴丝主要组成表现为9个环绕排列的双联体微管.相邻双联体微管间的动力蛋白通过ATP水解为纤毛运动提供动力和控制,从而引起纤周流体的左向流动,进而引起胚胎对左右轴方向的感知.胚胎结纤毛的结构和功能异常会引起严重的发育障碍,其相关探索对理解脊椎动物的发育过程有着重要作用.自20世纪70年代起,越来越多的研究者对纤毛进行了多方面研究,本文从分子、细胞和细胞外流体3个层级,对这些研究进展进行了总结.     

电信号成功引导移植干细胞定向运动

<正>中美科研人员合作,在生物体内首次成功应用电信号激活和诱导移植干细胞定向运动,迈出了电刺激应用于再生医学研究乃至后期临床工作的重要一步。研究人员将经绿色荧光标记的人神经干细胞移植到老鼠脑内特定区域,通常此区域所有的干细胞都会往嗅球方向移动。而加用了电场刺激之后发现,细胞克服了原来内生的、诱导细胞往嗅球方向运     

脑神经活动光学显微成像技术

大脑包含数亿至数千亿的神经元以及更为复杂的神经突触连接网络,是生物体中最复杂的器官.脑科学是21世纪以来最重要的前沿新兴学科之一,它的兴起标志着人类在认识自我、探索智慧和意识的本质中进入了一个新时代.在活体中对大脑神经活动进行长时间、大视野、高时空分辨率的观测,是解析大脑功能的关键.光学显微成像技术以其时空分辨率高,光学探针的特异性和多样性等优势,成为了脑神经活动研究的重要工具.针对大脑的高度散射、高速神经信号传递、超大神经元规模、精细突触连接结构等特性以及自由活动动物的脑神经活动观测需求,本文将从超深、超快、大视场、超分辨、微型化5个发展方向,概述包括多光子、红外二区、光声、光片、结构光以及自适应光学在内的多种光学显微成像技术在脑神经活动显微观测领域的发展进展及前沿动态,并展望脑神经活动光学显微成像技术的未来发展方向与前景.     

自闭症儿童头部旋转运动人际同步缺陷及其与自闭特征的关系

自闭症儿童在社会互动中身体运动的人际同步低于典型发展儿童.除身体运动外,头部旋转运动在互动中也传递了交流信息.为探索自闭症儿童头部旋转运动的人际同步是否也表现出这种缺陷,本研究招募了47名4～6岁的儿童,包括自闭症谱系障碍(autism spectrum disorder, ASD)儿童23名、典型发展(typically developing, TD)儿童24名,以及15名教师,采集了每名儿童与熟悉的教师间社会互动的视频,并比较了ASD组和TD组在yaw、pitch和roll三个方向上头部旋转运动的人际同步.为进一步理解头部旋转运动同步与自闭特征的关系,采用自闭症谱系商量表测量了自闭特征并与头部旋转运动同步进行了相关性分析.结果发现, ASD组儿童与社交同伴的头部旋转运动是同步的,但是yaw和roll方向上的同步程度低于TD组.儿童在互动中表现出的yaw方向上的头部旋转运动同步与自闭特征中的注意转换呈显著负相关.结果表明,自闭症儿童的头部旋转运动表现出人际同步缺陷,这一缺陷与其注意转换相关.本研究从注意的角度揭示了自闭症儿童在自然社会互动过程中的社交行为特点,具有较好的生态效度,有助...     

为什么

为什么在南半球和北半球,云的旋转方式不同? 确实,顺着低气压旋涡飘动的云,在北半球是左旋(逆时针旋转),而在南半球是右旋(顺时针旋转)。 云的活动是受大气运动(风刮的方式)支配的。风一般是从高气压向低气压刮,但它的方向一般不是笔直的,因受地球自转的影响而是弯曲的。     

钙在红光调节的尾穗苋苋红素合成中的作用

光作为重要的环境信号对植物形态建成和一些生理过程起重要的调节作用.光信号首先为植物细胞所接受,并通过信号的转换和传递引起植物细胞的生理生化变化和遗传性状表达.童哲指出:“对从光敏色素活化到性状出现之间过程方面的研究不多,积累的知识甚少”,强调了对这一过程研究的重要性.他指出的问题实际上主要是一个光信号为受体接受后如何转换和传递的问题.Roux等曾提出钙信使系统参与光信号转换和传递的假说.目前这一假说已在低等植物转板藻叶绿体向光旋转、球子蕨孢子需光萌发、高等植物小麦原生质体光诱导膨大和番茄叶绿体需光发育中得到不同程度的证实.童哲等证实光敏色素参与了尾穗苋苋红素的合成.王晓明等的研究结果表明钙螯合剂EGTA、钙通道阻断剂     

石墨烯“隐形眼镜”电极及视网膜电图测量

正视网膜受光刺激后发生光转导过程,各类神经元和神经胶质细胞会产生电活动响应,整体记录这种电信号的动态变化过程就形成了视网膜电图(electroretinogram,ERG).ERG最早是在1865年由瑞典生物学家Holmgren~([1])记录蛙眼的视网膜给光反应时被发现的.经过后续长期的研究,人们对ERG信号各个组分的来源有了深入的认识,并且对测量仪器进行了大幅改进.尤其是在1941年,美国科学家     

利用偶极子模型研究肌球蛋白Ⅵ的定向运动

从整个肌球蛋白分子马达系统的结构特点和实验现象出发, 利用电偶极子模型构建一个势能函数, 应用朗之万方程讨论其定向运动行为. 通过调整分子马达电偶极子参数, 模拟得到了肌球蛋白Ⅵ分子马达系综沿微丝负向的平均位移和平均粒子流, 并讨论了负载力和马达偶极子转动速率对肌球蛋白Ⅵ系综运动的影响. 研究发现, 分子马达的运动方向会随马达偶极子旋转方向的不同而变化, 马达偶极子逆时针旋转时分子马达向微丝负端运动(此时对应肌球蛋白Ⅵ), 顺时针旋转时分子马达向正端运动(此时对应肌球蛋白Ⅴ); 当负载力很大时, 肌球蛋白Ⅵ甚至会向微丝的正端运动.