综述: 知觉相关的神经振荡-外界节律同步化现象

具有特定频率的节律性刺激能同步大脑内相应频率的神经振荡,使神经活动与外界刺激发生相位锁定,称之为神经振荡-外界节律同步化(neural entrainment).这种同步化的现象伴随着大脑内神经元集群兴奋水平的周期性波动,并与节律信息加工、知觉及注意等认知过程存在关联.得益于其非侵入、易操作以及能有效调控神经活动的特性,神经振荡-外界节律同步化成为了研究神经振荡与知觉和认知功能关系的有力手段,也为认知障碍诊断及干预提供了新的思路和方法.     

综述与专论：40 Hz节律刺激对阿尔茨海默病和认知功能的影响

阿尔茨海默病 （Alzheimer’s disease, AD） 等神经退行性疾病对人类健康造成了严重威胁, 目前仍缺乏有效的治疗方法。近期,通过改进脑电异常的伽马节律网络来干预AD,为改善其疾病症状带来了新的希望。本文综述了近年来关于 40 Hz节律刺激对AD病理和认知功能影响的研究进展。研究表明,40 Hz节律刺激能够显著改善AD小鼠模型的病理特征和人类AD患者的认知能力。此外,40 Hz节律刺激对健康人的认知功能有一定的提升作用。本文讨论了40 Hz节律刺激的神经同步原理和作用机制,并评估了其作为一种非侵入式治疗手段的安全性。最后,分析了当前研究的局限性,并展望了未来的研究方向。总之,尽管40 Hz节律刺激对健康人的认知影响有限,但显示出作为AD治疗手段的潜力,未来需要进一步研究以确认其在临床应用中的有效性和作用机制。     

综述与专论: 外源节律性脑刺激技术在精神神经类疾病治疗中的应用

神经振荡是中枢神经系统中一种节律性神经活动模式,研究发现精神神经类疾病患者存在神经振荡异常。外源节律性刺激能够通过“夹带”效应以及可塑性变化机制有效调节异常的神经振荡,具有治疗精神神经类疾病的潜在可能性。目前,外源节律性脑刺激技术主要包括经颅交流电刺激、经颅时间相干刺激、节律性感觉刺激等方式。本文从外源节律性脑刺激技术原理以及目前不同技术在临床上治疗精神神经类疾病的刺激策略、研究进展以及治疗效果等角度展开综述,提出这一类调控技术可能成为未来临床治疗精神神经疾病症状的无创高效新型治疗方案,并对其未来的发展方向进行展望。     

神经振荡及其在神经精神疾病机制研究中的应用

神经振荡反映了大脑神经元集群的同步化活动。哺乳动物的海马体、丘脑、皮质等脑区中的神经振荡在空间定位、导航、记忆等复杂认知过程中发挥至关重要的作用。在多种精神疾病中,神经振荡的损伤及其耦合同步性下降是导致认知障碍的关键。本文综述了神经振荡的微观机制和生理功能的研究进展,介绍了尖波涟漪、gamma振荡和睡眠纺锤波在重性抑郁障碍、精神分裂症、阿尔茨海默病等多种神经精神疾病下的异常改变,并对神经振荡作为临床诊疗靶点的应用潜力做出评估和展望。     

间断theta脉冲磁刺激对空间工作记忆相关神经振荡及其同步性的影响

目的 间断theta脉冲磁刺激（iTBS）已被证实可以通过夹带大脑不同频段神经振荡调控工作记忆功能,但其对神经振荡及其同步性的调节尚不清晰。本研究旨在探讨iTBS对大鼠局部脑区及跨脑区神经振荡及其同步性的影响,探究iTBS调控工作记忆的作用机制。方法 24只大鼠根据年龄及是否接受iTBS分为4组,应用时频分布、相位同步性以及相位-幅值耦合分析方法,对比分析各组大鼠在进行空间工作记忆（SWM）行为学任务的过程中前额叶和海马脑区theta及gamma频段局部场电位信号神经振荡的变化规律。结果 随着年龄增长,老年大鼠学会SWM任务规则所用时间明显增加 （P=0.005 6）;iTBS可以缩短成年大鼠（P=0.001 1）和老年大鼠（P=0.009 0）学会SWM任务规则所用时间。相比成年大鼠,老年大鼠前额叶和海马脑区theta和gamma频段神经振荡的时频能量（theta：P<0.000 1;gamma：P<0.000 1）、跨脑区相位-幅值耦合作用（PFC-HPC：P=0.000 2;HPC-PFC：P=0.027 7）均出现一定程度的下降;iTBS可以提高成年大鼠（theta：P<0.000 1;gamma：P<0.000 1）和老年大鼠（theta：P=0.014 4;gamma：P=0.000 6）神经振荡的时频能量以及老年大鼠跨脑区相位-幅值耦合作用（PFC-HPC：P=0.018 0;HPC-PFC：P=0.022 1）。此外,两脑区各频段信号的时频能量及相位-幅值耦合与大鼠行为学正确率均具有正相关关系。结论 iTBS可以增强老年大鼠的SWM能力以及认知功能,这与老年大鼠SWM任务期间跨脑区theta频段和gamma频段神经振荡的时频能量以及跨脑区相位幅值耦合增强有关。对于成年大鼠,iTBS通过提升成年大鼠SWM任务期间两脑区theta频段和gamma频段神经振荡的时频能量增强其SWM能力与认知功能。     

听觉选择性注意的可塑性及其神经机制研究

本文旨在研究音乐训练是否能增强基于音高和空间位置的听觉选择性注意力,以及音乐训练对听觉可塑性的神经机制.听觉感知实验中,受试者根据音高差异或空间位置差异,选择两个同时播放的数字之一.听觉认知实验在安静和噪声环境中播放频率分辨率不同的复合音,记录受试者听觉脑干频率跟随响应(frequency-following responses,FFRs).本文提出分析FFR的四种方法,即包络相关频率跟随响应(envelope-related frequency-following response,FFRENV)的短时锁相值、瞬时相位差极性图、相位差均值矢量以及时间细节结构相关频率跟随响应(temporal-fine-structure-related frequency-following response,FFRTFS)的幅度谱信噪比.实验结果表明,在完成基于音高的任务时,受过音乐训练的受试者准确率更高、反应时间更短.外界噪声不影响两组人群在基频(fundamental frequency,F0)的神经元锁相能力,但是显著降低了谐波处的神经元锁相能力.受过音乐训练的受试者的神经元在基频处的锁相能力和谐波处抗噪能力均增强,且其FFRTFS幅度谱信噪比与基于音高的行为学准确率呈正相关.因此,受过音乐训练的受试者其音高选择性注意感知能力的提高取决于认知神经能力的增强,经过音乐训练后,F0处FFRENV的锁相能力、谐波处FFRTFS的抗噪和持续锁相能力以及谐波处FFRTFS幅度谱信噪比均明显增强.音乐训练对听觉选择性注意具有显著的可塑性.     

从感受器与刺激的相宜性来判断神经活动的种类

反射是神经系统调节人体或动物体生命活动的基本方式。神经活动又分为低级神经活动和高级神经活动。低级神经活动的基本方式是非条件反射,而高级神经活动的方式是条件反射,条件反射又分为第一信号系统和第二信号系统。这里,就有一个学生较难掌握的问题,即非条件反射与条件反射。第一信号系统与第二信号系统有哪些区别? 现行生理卫生课本作了这样的简单阐述:高级神经活动是大脑皮层的活动,低级神经活动是大脑皮层以下(脑干、脊髓)的活动;非条件反射是先天性的反射,条件反射则是     

听觉系统抑制性神经回路的活动依赖性组构

最近的研究发现,哺乳动物听觉系统中抑制性神经回路的成熟和优化依赖于自发性和经验性的神经活动,神经活动对于抑制性突触的亚细胞定位、抑制性神经回路的拓扑组构,以及耳优势带的形成均至关重要。这些研究可能揭示了脑发育过程中抑制性神经回路构建的一般规律和细胞机制。     

Gamma神经振荡产生机制及其功能研究进展

Gamma神经振荡的频率在30～100 Hz之间,存在于动物和人类大脑的多个区域,如丘脑、体感皮层以及海马等部位,在各个尺度水平上都可被检测到.抑制性中间神经元组成的神经网络是产生此高频节律性活动的主要条件之一.皮层的gamma神经振荡与丘脑-皮层系统有关.Gamma神经振荡具有易化突触可塑性和调节神经网络的作用,主要参与感觉特征绑定、选择性注意以及记忆等高级功能.     

基于节律性脑电信号的脑-机接口

脑-机接口系统是一个不依靠外周神经和肌肉组织等而实现大脑和外界装置之间直接的交流和控制的通道。它为那些运动障碍的残疾人表达自己的意愿和实现对外部设备的控制提供了一种新的强大的技术支持。基于脑电的脑-机接口作为一种非侵入型的技术引起了该领域很多人的关注。基于脑电的脑-机接口采用了很多种类型的脑电信号。其中,振荡性的脑电图由于有较高的幅值和对噪声不敏感等特性而体现出极大的优势。也是由于这些原因,振荡性的脑电图变成了脑-机接口的应用中非常成功的设计之一。本文要介绍主要的基于脑电的脑-机接口中的两种,分别是稳态视觉诱发电位和基于运动本体感觉节律的脑-机接口。作者将详细的叙述该研究的生理背景、脑-机接口的参数,以及该系统的构造及信号处理的方法,并且会演示一些具有潜在应用价值的科研成果。     

综述: 无创穿颅电刺激对人脑神经活动和认知功能的调控

穿颅电刺激被认为可以无创调节大脑的神经活动,为研究特定脑区与某一认知功能间的因果关系提供了可能.近些年,对穿颅电刺激作用机制和其对认知、运动功能调控的研究方面取得了很多重要进展.在这篇综述中,我们总结了以往关于穿颅直流电刺激、穿颅交流电刺激和穿颅随机噪声电刺激三种刺激方式的发展历史及其作用机制,同时总结了其对感知觉(主要是视觉知觉)、注意和记忆等认知功能的调控,并对未来的研究方向进行了展望.     

Environmental entrainment of tidally rhythmic behaviour in marine animals

Field and laboratory experiments show that endogenous circatidal rhythms in coastal animals are entrained by exposure to real or simulated tidal cycles of hydrostatic pressure, temperature, salinity, wave agitation, immersion and light. Short pulses (2–3 h) of simulated high tide induce slight phase advances or delays in the free-running circatidal rhythm of groups of experimental animals, depending upon the time of application. Phase-response curves derived in this way are less clear-cut than for typical circadian rhythms, but their pattern suggests that tidally rhythmic behaviour is controlled by truly circatidal (and not circadian) oscillators. The underlying circatidal oscillators appear, in general, to be fairly stable, suggesting that populations of coastal animals are relatively unsusceptible to irregularly timed environmental stimuli associated, say, with severe storms.