神经元图像大数据的弱监督自动识别技术

在介观尺度上，小鼠大脑图像的数据量可达到10 TB量级，人脑数据量则达到惊人的几十PB，从海量脑图像数据中识别和分析神经元的形态是一项复杂且具有挑战的任务。当前研究人员提出了基于传统机器学习和深度学习的神经元识别算法，其中传统机器学习方法存在迁移、泛化能力较差的问题，基于深度学习的算法虽然可以通过海量精确标注的训练数据提高模型的泛化性，但缺乏精确且丰富的图像标记数据集，因此同样存在过拟合和泛化能力弱等问题。本文提出了一种基于深度学习的弱监督神经元识别方案，仅需要少量有标注的数据，即可通过迭代策略获取海量神经元图像的精确识别结果，具备较强的泛化能力，并最大限度减少人工参与量。该方法在fMOST、BigNeuron等数据集上进行了实验，自动识别精度F1值分别为0.9247和0.8318，优于其他对比的神经元识别算法。     

从国际非专利名称纵观全球生物药发展

生物药(bio-therapeutics)是指采用生物技术制备的、临床上用于疾病治疗的大分子生物制品,具有结构复杂、异质性高等特点,科学严谨的生物药通用名命名,是区分生物药物质基础的主要依据,也是药品生命周期管理的重要基础。世界卫生组织(World Health Organization,WHO)协调建立的国际非专利名称(International Nonproprietary Names,INN)是全球药物命名的标准化体系。从INN的起源,以及生物药INN的类别、发生与发展为主线,以较为详实的数据统计和分析,呈现了全球生物药的衍化进程,从不同的角度纵览生物药技术发展历程,对生物药的研发设计、技术标准及监管策略的考量均具有一定的参考意义。     

268份人类免疫缺陷病毒抗体待确定样本的检测结果分析

为了提高实验室人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV)抗体检测能力及对免疫蛋白印迹(Western blot,WB)实验结果的判断能力,对送检至北京市东城区艾滋病确证实验室的268份HIV抗体待确定样本进行确证实验及结果分析。按照试剂说明书和实验室标准作业程序(Standard Operation Procedure,SOP)操作对送检的全部样本进行WB确证实验;了解HIV筛查实验结果与确证实验结果的相关性,并分析不同送检机构、送检人群样本的检测结果差异以及不同试剂、不同检测方法的结果差异。结果显示在筛查出抗体待确定的268份样本中,确证阳性170份,阳性率63.43%;确证阴性51份,阴性率19.03%;不确定结果47份,占筛查有反应的17.54%。确证阳性病例来自监管场所、自愿咨询检测门诊(Voluntary Counseling and Test,VCT)和医疗机构,不同送检单位及不同人群的阳性样本率有显著统计学意义(P<0.01)。WB确证阳性样本带型以全条带和次全条带为主,且所有确证阳性标本均来自双试剂阳性样本。不同检测方法阳性样本率的差异有显著统计学意义(P<0.01),其中化学发光法的样本阳性率占46.27%,酶联免疫吸附实验(ELISA)占88.29%,胶体硒法占43.48%。本研究结果提示,对潜在HIV感染者,应扩大检测面,加强医疗机构检测,并提供一种以上方法的多次检测,以减少漏检的风险。     

多靶点抗AD bis-MEP-乙二酰胺杂合物ZLA抑制神经元型AChE活性及促智作用研究

目的:探究ZLA对神经元型AChE的抑制活性及其对中枢胆碱能神经功能障碍导致的学习记忆功能减退的改善作用。方法:通过体外实验观察ZLA对神经元型AChE活性的影响;通过ex vivo实验观察ZLA体内AChE抑制活性;利用Morris水迷宫行为学实验探讨ZLA对东莨菪碱诱发的小鼠学习记忆功能障碍的改善作用。结果:ZLA明显抑制人SH-SY5Y神经元细胞和小鼠海马神经元来源的AChE活性。另外,ZLA腹腔注射后以剂量依赖性方式抑制小鼠脑内AChE活性。Morris水迷宫实验结果显示,ZLA显著改善东莨菪碱引起的学习和记忆功能障碍。结论:ZLA能够抑制神经元型AChE活性并具有促智作用。     

土壤线虫作为生态指示生物的研究进展

土壤线虫广布于各种类型的土壤中, 在维持土壤生态系统的稳定性、促进物质循环和能量流动等方面发挥着重要的作用, 同时也是理想的环境指示生物。简述了土壤线虫的生活史策略和营养类群的多样性、土壤线虫多样性的生态指数、影响土壤线虫群落多样性的环境因素, 以及线虫作为指示生物在农业生态系统、草地生态系统、森林生态系统的功能作用。提出了全球气候变化背景下对青藏高原高寒草地土壤线虫分类、群落结构特征以及土壤线虫的生物指示作用研究的必要性, 并对土壤线虫未来的发展趋势做了展望。     

适用于种群遗传管理的小熊猫微卫星亲子鉴定体系的建立

由于标记缺失、生产记录不详、亲权关系不明及部分个体来源不清等历史问题,中国小熊猫圈养种群存在谱系错漏、近亲繁殖等风险。近年来,随着小熊猫种群规模不断扩大,管理者们对谱系的准确性提出了更高的需求,亲子鉴定工作也成为了研究的重点。本文采用26个微卫星标记,对国内3个小熊猫圈养种群进行了亲缘关系运算,完成了相关谱系的查错与整理。26个位点多态性与稳定性良好,联合非亲排除概率达到0.9999以上,可解决国内小熊猫圈养种群的各类亲子鉴定需求。在单亲未知或双亲未知的情况下,8或11个位点组合可实现亲子鉴定。5个位点组合可进行个体识别。在小熊猫圈养管理过程中,应用一套亲子鉴定体系对小熊猫圈养的谱系进行查漏补缺,有利于制定科学的配对计划、避免近亲繁殖,对小熊猫种群保护有着重要意义。     

甘草抗动脉粥样硬化机制的网络药理学研究

利用网络药理学方法探讨甘草在抗动脉粥样硬化中的分子机制。本研究利用中医药系统药理学数据库和分析平台(traditional Chinese medicine systems pharmacology database and analysis platform,TCMSP)分析甘草中的有效活性成分,并获得有效成分的作用靶点。通过Cytoscape软件构建可视化靶点互相作用网络,对网络中的关键靶点进行基因本体(GO)富集分析和KEGG通路富集分析。结果显示甘草中40种有效活性成分的预测靶点共97个,47个靶点与动脉粥样硬化(AS)相关,其中18个是血管保护药物和脂质修饰药物的作用靶点,表明甘草可作为调控AS发展的药物。基于97个预测靶点的GO富集分析,发现甘草可参与多种生物学过程,尤其是应对外源性刺激,以及参与细胞凋亡等过程。通过构建甘草靶点与AS疾病靶点相互作用网络(PPI),确定了AKT1、MAPK3、MAPK1、JUN和CASP3等关键靶点,并对关键靶点进行KEGG富集分析,结果表明甘草主要影响调控细胞增殖、生存以及凋亡的细胞信号转导相关通路,并激活先天免疫相关信号通路,调节炎性细胞因子释放,从而发挥抗动脉粥样硬化作用。甘草具有多成分、多靶点、多途径的作用特点,主要通过PI3K-AKT信号途径、MAPK信号途径、NOD样受体信号通路调控细胞增殖和凋亡,同时发挥免疫调控作用,从而影响动脉粥样硬化的发展,由此可见,甘草可作为动脉粥样硬化疾病治疗的候选中草药。     

基于残差注意力网络模型的浮游植物识别

浮游植物作为水生态系统中最重要的生物组成部分之一,对水环境敏感,在水环境监测中得到了广泛的关注。然而水生环境复杂多样,准确高效地识别浮游植物是监测工作中的一大挑战。当前浮游植物识别方法可分为经典形态学分类、分子标记和人工智能图像识别三类。前两种方法已被广泛采用,但费时费力,不利于监测机构的大规模应用和推广。同样,利用图像进行自动化分类难以在高准确率与高效率上达到平衡。深度学习技术的发展为此提供了新思路。本文提出一种新的深度卷积神经网络RAN-11。该网络以残差注意力网络Attention-56和Attention-92为基础,凭借通道对齐融合主干上的底层特征与顶层特征,通过调整注意力模块和残差快个数以精简结构,并引入了Leaky ReLU激活函数代替ReLU。以太湖11个优势属共计1036张图像为数据来源进行对比验证。除星杆藻外,RAN-11对单一优势属的的查准率都在90%以上,并且有5个优势属达到100%的查准率。RAN-11的识别准确率为95.67%,推理速率为41.5帧/s,不仅比Attention-92（95.19%的准确率,23.6帧/s）更准确,而且比Attention-56（94.71%的准确率,41.2帧/s）更快,真正兼顾了准确率与效率。研究结果表明：（1）RAN-11在查准率、准确率和推理速率上优于原始残差注意力网络,更优于以词包模型为代表的传统图像识别方法;（2）融合多尺度特征、精简网络结构和优化激活函数是提高卷积神经网络性能的有力手段。建立在经典分类基础之上,本文提出新的残差注意力网络来提升浮游植物鉴定技术,并构建出浮游植物自动化识别系统,识别准确率高、易于推广,对于实现水体中浮游植物的自动化监测具有重要意义。     

基于赤水河流域生态补偿的政府和社会资本合作项目风险识别与分担

赤水河流域为生态脆弱区域,现行的流域生态补偿机制存在补偿资金来源单一、总量不足且持续性较差、补偿方式较为单一等问题。将政府和社会资本合作（Public-Private Partnership,PPP）模式应用于建立赤水河流域生态补偿机制,有助于拓宽补偿资金来源、增加资金总量、丰富补偿方式,推动各利益相关方收益共享、风险共担。与传统PPP项目相比,基于流域生态补偿的PPP项目具有更为复杂的风险结构,风险因素的正确识别和合理分担是成功运用PPP模式完善赤水河流域生态补偿机制的关键。识别基于赤水河流域生态补偿的PPP项目运作关键环节,甄别各环节面临的主要风险因素;基于云理论建立风险分担模型;将有关风险在政府和社会资本间进行分担。研究结果表明：（1）基于赤水河流域生态补偿的PPP项目运作过程共包括项目准备、项目实施和项目合同终结等三个阶段、共11个关键环节,各环节共面临26个主要风险因素。（2）分析了有关风险因素可能对赤水河流域生态补偿机制或PPP项目产生的不利影响,并指出了风险引致方。（3）在项目准备阶段,政府拥有绝对的资源优势,以政府为主承担主要风险;在项目实施阶段,项目风险总体上由政府承担为主向社会资本承担为主转移,80%的风险主要由社会资本承担;特许经营期满后,社会资本将项目的经营权（或所有权与经营权同时）向政府移交,在项目合同终结阶段,有关风险再次以政府承担为主。     

非编码RNA与病毒性心肌炎

病毒性心肌炎(Viral myocarditis,VMC)是一种由病毒感染所引起的以心肌细胞炎症为特征的疾病。由于病毒性心肌炎的发病机制尚未完全研究清楚,因此该病的诊断及治疗对于临床医生来说仍具有极大的挑战性。非编码RNAs (Non-coding RNAs,ncRNAs)是一类不具有编码蛋白质功能的RNA,越来越多的研究表明ncRNAs参与到调控VMC的发生和发展过程中,这可能成为VMC的治疗或诊断的新研究靶点。文中对近3年来关于ncRNAs在VMC的发病机制及诊断中可能发挥的作用进行了综述。