记忆水平依赖的海马-前额叶神经节律交互

海马(HPC)和前额叶皮层(PFC)的协同作用是记忆加工过程的关键,其相互作用对学习和记忆功能至关重要.大量证据表明,情景记忆的形成、巩固与检索依赖于特征神经节律在PFC和HPC脑区间的同步作用,这些节律包括theta节律、gamma节律和sharp wave ripples (SWRs)节律等.在精神类疾病中患者往往伴随出现学习记忆功能障碍,基于人类和动物的脑电研究均发现以上3种神经节律在HPC和PFC之间的同步性下降,可能作为反映精神病理下认知功能障碍的重要指标.本文从HPC-PFC网络中的神经节律研究出发,总结了theta节律、gamma节律和SWRs节律在两脑区间的协调交互模式在情景记忆中的作用,以及精神分裂症和抑郁症状态下HPC-PFC通路上神经节律的异常表现及其潜在损伤机制,为今后精神疾病的快速诊断提供客观依据.     

基因表达聚类分析技术的现状与发展

随着多个生物基因组测序的完成、DNA芯片技术的广泛应用,基因表达数据分析已成为后基因组时代的研究热点.聚类分析能将功能相关的基因按表达谱的相似程度归纳成类,有助于对未知功能的基因进行研究,是目前基因表达分析研究的主要计算技术之一.已有多种聚类分析算法用于基因表达数据分析,各种算法因其着眼点、原理等方面的差异,而各有其优缺点.如何对各种聚类算法的有效性进行分析、并开发新型的、适合于基因表达数据分析的方法已是当务之急.     

肌肉萎缩引起肌电功率谱变化的理论和实验研究

为了通过肌电分析实现肌肉萎缩的无创检测,建立了一种数学模型研究肌肉萎缩后,其肌电信号功率谱的相应变化,并用大鼠的后肢卸载肌肉萎缩实验模型初步验证了数学模型分析的结论。该模型根据肌肉萎缩后肌纤维横截面积减小以及肌肉由于卸栽而出现持续性收缩的性质,采用中心导体模型及其电缆方程和肌电的线性系统模型建立起肌肉萎缩和生理肌电功率谱变化之间的数学关系。通过数字仿真和动物实验均发现了肌肉萎缩引起肌电幅度增加和功率谱高频成分降低的现象。结果表明数学模型和动物实验结果吻合,采用的数学模型能较好地阐述肌肉萎缩和肌电功率谱变化之间的关系。肌肉萎缩后肌电功率谱发生相应改变这一性质将为肌肉萎缩的无创检测提供一种新的方法。     

数据处理和分析方法在 MALDI-TOF MS鉴定微生物中的应用

基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)因其具有快速、准确、高通量等特点在食品微生物检测和临床微生物鉴定领域有广泛的应用。对MALDI-TOF MS数据的预处理和分析是微生物鉴定的关键步骤,通过对数据的处理可以从大量的数据中提取微生物的特征肽或者蛋白信息,并通过有监督和无监督学习方法对这些特征信息进行分类和聚类,从而实现对微生物的鉴定、分型和同源性分析。本文就MALDI-TOF MS鉴定微生物中所应用的数理统计分析方法和数据分析软件进行综述。     

低强度聚焦超声对中枢神经调控作用研究进展

利用导入神经回路内电、磁、光、声等物理因子作用来激发神经系统功能活性,进而改善神经疾病症状、提高生命质量的神经调控技术(neural control technology)在生命科学研究和医学临床诊疗中得到广泛应用.其中尤以低强度聚焦超声(low intensity focused ultrasound,LIFU)具有非损伤性、高穿透能力与时空分辨等优势,更适合用作安全的神经调控物理刺激因子.目前LIFU用于神经调控研究已受到科学界高度关注,进行了大量动物与人类神经调控实验研究并取得可喜成果.本文分别从LIFU用于动物与人类中枢神经调控研究进展、神经调控机制、安全性问题和未来应用前景等方面介绍评述,以期为神经调控研究与应用提供参考.     

基于脑电信号的癫痫发作预测特征及识别

解码癫痫发作前脑电信号的神经元集群异常痫样放电活动,对癫痫发作进行有效预测并实施病前干预,可显著减少疾病病损,是癫痫防治的研究热点之一。基于脑电信号的癫痫发作预测研究关键在于发作间期和前期的异常状态识别,研究上述两状态间的神经动力学特征差异对明确癫痫发病机制、选取高分辨特征,进而有效识别该渐进性疾病所处的发作阶段具有重要价值。目前,研究者已对当前主流特征提取及模式识别方法进行了充分的调研梳理,但忽视了神经动态特征变化对于癫痫发作预测的重要意义。基于此,本文归纳总结了5类典型的发作预测特征分析方法及其优缺点,重点剖析了发作间期至前期神经生理特征的动态变化及其动力学特性,类比分析了当前该领域主流的机器学习和深度学习特征识别方法,以期为进一步建立精准、高效的癫痫发作预测技术提供新思路。     

语音处理的神经电生理学基础研究进展

解码大脑在语音处理过程中涉及的信息加工层级结构、皮质响应机制及功能连接模式,是神经语言学领域的研究重点.以语音信息加工时序为依据,可将该认知过程划分为:初级声学信号时频编码(spectrotemporal analysis of primary acoustic signals)、音素处理(phonemic processing)以及词汇-语义加工(lexical-semantic processing) 3个处理阶段.目前,研究者已对各阶段的神经机制进行了广泛且深入的研究,但不同模型理论/假说难以整合互补,有必要进行梳理与总结.本文将以大脑处理语音信息的3个阶段为主线,以电生理学方法为侧重范式,对各阶段下的皮质映射、神经振荡模式以及事件相关响应机制等神经基础研究现状进行总结评述,以期为进一步了解语音信号如何在人脑中进行处理和表达等相关研究提供一定的参考.     

质谱流式技术用于单细胞检测

质谱流式技术(mass cytometry)是利用质谱原理对单细胞进行多参数检测的流式技术,能够在单细胞水平实现超过50种标志物的同时测量,显著增强了对细胞生长进程和复杂细胞系统的评估能力。该文简要介绍了质谱流式技术的基本工作原理,并从金属元素标记、质量分析器、高维单细胞数据处理等方面展开论述,阐明设计新型金属元素标签和选择飞行时间质谱的必要性,归纳分析高维单细胞数据的算法并总结各种算法的优点和局限性。     

不同时变磁场对神经纤维的诱导刺激作用的仿真研究

利用神经纤维的无源电缆模型描述神经纤维在磁刺激下的阈下行为,通过数字仿真得出了神经纤维在不同频率的磁刺激感应电场作用下阈下膜电位的时间特征包括波形和幅度,发现高频的感应电场诱导作用下得到的膜电位幅值小于低频电场的性质。同时采用积分变换频域分析的方法,得出了在不同空间分布的感应电场诱导刺激作用下神经纤维的响应特性,发现和低频比较,高频的空间分布函数频率成分的感应电场诱导得到的膜电位幅值较低。计算出在刺激线圈中采用典型刺激电流作用下在神经纤维响应得到的膜电位的特征。从时空两域阐述神经纤维对不同时变磁场诱导作用下的阈下响应行为,对磁刺激仪中刺激线圈的刺激电流的选择和线圈尺寸的设计都具有指导意义。     

经颅磁刺激在大脑皮质研究中的应用和进展

经颅磁刺激（TMS）是一种能够在脑中感应聚焦电流,瞬间调制大脑皮质的无创方法,在临床研究、基础神经学和诊治疾病等方面有许多应用。通过记录运动皮质诱发电位（MEPs),TMS已经或将成为探测脑下运动路径传导、评价皮质兴奋性、皮质映射和研究皮质塑性的常规工具。TMS能够主动干预脑功能,这种特性使它成为研究正常人脑－行为关系的独特技术,可以建立脑活动与任务完成之间的因果关系,探索脑功能连接。近年来的许多实验又表明,TMS在运动紊乱和精神疾病方面有潜在的治疗作用,但达到临床应用还有一定距离。