工作记忆编码腹侧海马和内侧前额叶皮层局部场电位信号的相位同步分析

研究比较大鼠在静息状态下和工作记忆编码阶段腹侧海马和内侧前额叶皮层局部场电位相位同步的变化,分析相位在工作记忆任务相关信息处理中的作用机制。研究数据为6只SD大鼠静息状态和执行Y迷宫空间工作记忆任务时采集的腹侧海马和内侧前额叶皮层的局部场电位信号,计算两个脑区局部场电位信号之间的加权相位滞后指数值。研究结果表明,与静息状态相比,在工作记忆编码阶段,腹侧海马和内侧前额叶皮层之间的相位同步性在theta频段选择性地显著增加。腹侧海马和内侧前额叶皮层theta频段的相位同步是工作记忆编码阶段任务信息处理的一个作用机制。     

参与中文配对词语联想学习记忆的脑区和神经机制——脑功能磁共振的研究

通过脑功能磁共振技术,研究健康人参与语言的词语配对联想学习记忆任务的脑区和神经机制。对16名右利手健康志愿者进行一项词语配对联想学习记忆任务作业的同时,进行脑功能磁共振扫描。实验采用组块设计,实验任务（包括记忆编码相和记忆提取相）与对照任务（共两个相）交替进行;数据采用SPM99软件进行数据分析和脑功能区定位。结果表明：左侧额叶,特别是左侧额叶的额中下回和枕叶的18,19区在词语联想学习记忆的编码阶段中起重要作用;而左侧顶上小叶、缘上回和角回则在进行记忆提取阶段起重要作用;左侧纹状体边缘区参与了人脑词语联想学习记忆作业的编码阶段。揭示了人大脑完成语言联想学习记忆任务时,除额、顶、枕和颞叶的皮层结构参与外,还新发现有皮层下结构如纹状体参与了词语联想学习记忆。在配对词语的编码和提取阶段,激活的脑区有所变化,显示了这两个语言阶段的神经活动变化机制。     

注意力缺陷多动障碍儿童神经反馈治疗前后 脑电信号相位同步分析

本研究比较theta/beta神经反馈治疗前后ADHD儿童脑电相位同步的改变,分析不同脑区脑电相位耦合情况。研究数据为神经反馈前后16例ADHD儿童和16例健康儿童闭眼静息态脑电,计算theta和beta频段左右半球中心区与各脑区相位同步。研究结果表明,神经反馈治疗后左右半球中心区与前额叶、左颞中叶的theta频段相位同步显著降低,与右半球颞叶的相位同步显著增加;beta频段额叶、中心区、顶叶和枕叶的相位同步性显著增加,左颞中叶相位同步性降低,右颞叶相位同步性增加,并趋向健康儿童水平。神经反馈训练对脑电相位同步有积极的影响,相位同步分析法结合ADHD临床量表将更加充分、准确地评估ADHD神经反馈治疗效果。     

心算任务中与自主神经有关的头皮脑电活动研究

通过部分直接相干性(PDC)对心算任务中脑区间信息流的方向进行分析,研究了与心脏自主神经活动有关的前后脑区的功能耦合.实验对象为43名健康男性自愿者,通过心率变异性的功率谱分析进行评价交感和副交感神经活动.实验显示,心算任务中的心率明显加快(P<0.01),交感活动显著增加而副交感活动显著降低(P<0.01).同时,alpha频段的小波包能量显著降低,beta频段的小波包能量显著增加(P<0.01),前后脑区信息流从顶到额方向转变为额到顶方向,并且信息流强度显著增加(P<0.05).相关分析显示,自主神经活动对心率调节的增强与头皮神经元额到顶区耦合程度的增加显著相关(P<0.05).结果表明,心算应激任务引起了脑皮层中央前区向后区信息流的增强,进而调节交感和副交感神经活动,加快心率.     

神经反馈治疗对注意力缺陷多动障碍儿童脑电相干性影响的研究

比较Theta/beta神经反馈治疗前后脑电相干性的变化,从而证明神经反馈对注意力缺陷多动障碍(attention deficit hyperactivity disorder,ADHD)儿童脑电存在积极正向影响。通过采集16例ADHD患者神经反馈前后清醒闭眼脑电和16例正常儿童清醒闭眼脑电数据。研究了6个频段半球间和半球内脑电相干性。结果表明,神经反馈训练后ADHD儿童中短距离半球内theta频段相干性显著降低,长距离半球内theta和alpha频段相干性显著增加。在额区和颞区半球间alpha频段相干性显著增加并且theta频段相干性显著降低,在中央区-顶区-枕区半球间delta和theta频段相干性显著降低。可见,theta/beta神经反馈能影响ADHD儿童异常脑电活动,从而改善ADHD症状。神经反馈干预训练对脑电相干性有积极的影响,脑电相干性参数能够为评价神经反馈的作用提供一种客观的技术方法。     

正性情绪状态对工作记忆刷新功能的影响

采用事件相关电位（ERP）技术,检验动态记忆任务中各认知成分在正性情绪状态下的变化,并探讨了正性情绪对工作记忆各组成系统的影响．实验结果发现,相对于中性情绪状态,与中央执行系统刷新功能密切相关的中央-顶分布的晚正成分（350—600ms）在正性情绪下波形更负;在左右额区的150-350ms及600-800ms也发现,与刷新相关差异波在正性情绪下更负;而与复述和储存子系统相关的ERP波形在正性情绪下更正,并且在350600ms的左侧脑区最明显．实验结果表明,工作记忆的各组成系统功能不同,因此正性情绪对它们的作用不同,并在中央执行系统中发现了情绪与认知的高级结合．     

神经振荡与工作记忆信息保持

神经振荡(neural oscillation)与工作记忆(working memory)的信息保持加工紧密相关,但目前对神经振荡在工作记忆保持阶段的作用及相应机制缺乏系统地了解.文章对相关文献进行了梳理,总结了神经振荡在工作记忆保持阶段的主要功能,介绍了与信息保持相关的神经计算机制,并提出未来研究需要关注的问题.结果...     

酗酒者认知脑电能量的头皮分布

为了理解酗酒对大脑功能的影响,已有研究多数是对被试者的脑电各节律特性分别进行分析,而缺乏分布特性研究.通过3种不同类型的实验,对酗酒者和正常对照组的脑电节律能量的头皮分布进行深入分析.结果表明,在3种不同认知任务下,酗酒者的α节律、δ节律和θ节律在枕区的能量都显著低于正常对照组;而酗酒者脑电β和γ节律在额区与颞区的能量显著高于正常对照组.不同的实验任务对各节律影响也不尽相同.α节律随着任务的不同,能量大小发生变化;枕区的θ节律、额区和颞区的δ节律能量分布在不同任务条件下也各不相同;而β能量则不受实验任务的影响.不同实验类型下酗酒者额区的脑电γ能量有所不同,而正常人却没有显著变化.因此慢波节律在不同区域能量的降低和快波节律在不同脑区能量的增加可能表明酒精长期作用会对大脑造成一定程度的损伤,进而影响大脑的认知过程,而且这种影响还通过皮层电活动头皮分布特性的不同得以体现.     

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。     

从生理机制探讨心理理论与执行功能的关系

根据"两个不同的任务激活了相同的脑区,这两个任务就有相同的心理机制"的观点,从生理机制的角度探讨了执行功能与心理理论的关系.比较发现:冷执行功能的抑制控制和注意灵活性与心理理论社会认知成分可能有共同的神经基础——前扣带回皮质,执行功能与心理理论可能以前扣带回皮质为中介递质相互作用,或是执行功能为心理理论的辅助系统之一;热执行功能与心理理论社会知觉成分有共同的脑区——眶额皮质,这为研究执行功能与心理理论关系提供了一条新的途径.     

自传体记忆研究的若干新进展

总结了自传体记忆研究中新近出现的功能研究取向以及自传体记忆脑机制的神经心理学研究和脑成像研究结果。功能取向的研究表明,自传体记忆具有自我、社会和指导这3类主要功能。神经心理学和脑成像研究发现自传体记忆主要定位于颞叶与海马,但这2方面研究的结果之间却存在着很大的不一致：以脑损伤病人进行的神经心理学研究发现自传体记忆主要表现为右侧颞叶与海马的功能,而对正常人的脑成像研究却表明提取自传体记忆事件时主要的激活部位是左侧颞叶与海马。目前尚无关于这种不一致现象的评论与解释,由于自传体记忆的脑成像研究数量较少且结论并不一致,在进行更多的脑成像研究之后再来比较神经心理学与脑成像的研究结果可能更为合适。     

Short-term memory in olfactory network dynamics

Neural assemblies in a number of animal species display self-organized, synchronized oscillations in response to sensory stimuli in a variety of brain areas. In the olfactory system of insects, odour-evoked oscillatory synchronization of antennal lobe projection neurons (PNs) is superimposed on slower and stimulus-specific temporal activity patterns. Hence, each odour activates a specific and dynamic projection neuron assembly whose evolution during a stimulus is locked to the oscillation clock. Here we examine, using locusts, the changes in population dynamics of projection-neuron assemblies over repeated odour stimulations, as would occur when an animal first encounters and then repeatedly samples an odour for identification or localization. We find that the responses of these assemblies rapidly decrease in intensity, while they show a marked increase in spike time precision and inter-neuronal oscillatory coherence. Once established, this enhanced precision in the representation endures for several minutes. This change is stimulus-specific, and depends on events within the antennal lobe circuits, independent of olfactory receptor adaptation: it may thus constitute a form of sensory memory. Our results suggest that this progressive change in olfactory network dynamics serves to converge, over repeated odour samplings, on a more precise and readily classifiable odour representation, using relational information contained across neural assemblies.     

一种星形神经网络的混沌同步

通过理论研究和数值模拟,利用基于线性系统稳定准则(SC)的混沌同步方法,配置特殊的非线性项作为耦合函数,讨论一类Hindmarsh Rose (H R)神经元构成的复杂星形网络的混沌同步问题.提供了确定网络中神经元之间的同步误差发展方程,给出使神经元网络达到混沌同步的耦合强度的参考值和取值范围.在不同耦合强度影响下,观察神经元的同步过程,总结出各个耦合强度因子对该神经网络同步稳定性过程的影响.     

Effects of encoding and retrieval on the mechanism of item + context binding

To investigate the neural mechanism of semantic representation and color context binding, we used electroencephalograph time frequency and coherence analyses to reveal local and long-range functional coupling in the encoding and retrieval phases of episodic memory. Fifteen undergraduates participated in the experiment and middle-frequency double-character Chinese words were used as stimuli in two types of study-test tasks (context recall and context recognition tests). Significant differences between item+context and item in the encoding phase were observed at the electrodes in the frontal region at 600–800 ms by time frequency analysis. Further differences were observed at 800 ms by independent component analysis: the frontal component and the coherent component of the triangle phase locking structure among the prefrontal, right parietal and left parietal-occipital regions. In the retrieval phase, differences between item+context and item were found on the electrodes at the central parietal and parietal-occipital regions at 400 ms by time frequency analysis, on the parietal-occipital component at 800 ms by independent component analysis and on the coherence component of the anterior right hemisphere and parietal-occipital regions at 1400 ms. In conclusion, the different effects of encoding and retrieval processing on ‘binding’ are reflected by the differing extents that brain regions engaged in cognitive operations. In the retrieval phase in particular, activities of the parietal-occipital region were specifically associated with ‘binding’, and coherence between frontal and temporal-parietal regions is a common brain activity in episodic memory.     

延迟-星形连接H-R神经网络的同步

利用施加时间延迟耦合项的方法,研究Hindmarsh-Rose(H-R)神经元在星形连接网络下的同步情况.分别将耦合强度与时间延迟作为控制参数,探讨4个H-R神经元在星形连接网络下的理想同步情况,给出能实现同步的耦合强度和时间延迟的取值范围.研究发现H-R星形网络具有独特的同步现象.     

规则网络中流耦合作用对爆发式同步的影响

耦合振子系统的爆发式同步是许多生物系统自组织动力学行为的内在机制之一,因而倍受关注.考虑到现实生活中许多振子之间的相互作用是非对称性的,通过理论分析和数值计算方法,详细研究了规则网络中,流耦合作用对耦合相振子系统爆发式同步动力学行为的影响.结果表明,非对称的流耦合作用,在具有特定频率空间分布的耦合相振子系统中,有利于促进耦合相振子系统产生爆发式同步.耦合系统达到爆发式同步所需的临界耦合强度与流耦合强度成线性关系.此外,在同步区间可观察到集中锁相和分散锁相两种同步形式共存.通过理论分析,给出了流耦合作用对促进耦合相振子系统爆发式同步的内在机制.研究结果可以为更好地理解非对称耦合作用下耦合相振子系统的自组织现象提供理论支持.     

音视频节目的数字存储与管理

随着制作、复制、保存、查找的音视频节目资料越来越多，各种节目之间的交换成为一种必要的手段，而数字存储技术与数字化管理系统是解决音视频节目资源存储、交换、管理的最佳途径。针对传统音视频媒体存在的缺陷，提高音视频节目的数字存储的原则和方法，指出了如何构建音视频节目数字化管理系统的途径。     

神经元网络同步放电的抗扰特性

为了揭示神经元网络在噪声环境下实现可靠信息处理的内在机制,利用神经元模型对噪声环境下神经元网络同步放电的抗扰特性进行数值计算和分析.给出了定量描述神经元网络放电同步程度和抗扰特性的评价指标,并研究了放电同步程度和抗扰特性间的内在联系.数值仿真结果表明,神经元数目和耦合强度对网络的同步和抗扰特性影响较大;在一定范围内,神经元放电同步程度与抗扰特性强弱间具有近似线性的内在联系.因此,神经元网络可以利用同步放电机制抑制噪声干扰,执行可靠的信息编码与处理.