仿脑组织体模研究进展

仿脑组织体模是指可以有效模拟人脑组织形状、性质的等效材料组织或数字模型,可以在实验中代表人脑组织的某些生理特性从而达到特定的研究目标,根据其物理形态,通常可分为固体、液体、数字体模3类。仿脑组织体模具有安全经济,配置简单并且可重复使用的优势,被广泛应用于脑部疾病诊断、系统安全性评估等研究。本文就仿脑组织体模的分类、物理特性和脑科学研究应用3方面进行论述,在阐述当前仿脑组织体模与真实脑组织存在一定性质差异的同时也说明其在替代真实脑组织实验上有良好的应用前景。     

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.     

预测性编码在视听觉神经活动中的典型表征

现代神经科学研究指出，大脑是外部世界的“预测器”，它能根据先验知识和当前信息对即将到来的感觉信息进行主动估计，从而完成与外部世界的高效交互。预测性编码是描述预期作用机制的主要理论模型，梳理其在解释视、听觉神经现象方面的研究进展，可为深入理解大脑工作模式提供新的理论基础。本文简述了预测性编码的内容；从常用范式、典型现象、面临争议等方面梳理预期与感觉输入相互作用的典型研究；从有预期无刺激的神经表征、预期相关神经振荡模式两方面简述预期独立于刺激的内源性神经表征；进而回顾了支持预测性编码中分级结构的神经生理证据及重要神经结构。最后，本文从深化理论研究、助力疾病诊疗、启发脑-机接口技术等方面对预测性编码相关研究的发展进行了展望。深入理解预测性编码在视、听觉神经活动中的计算模型及神经表征，有望为揭示大脑感知觉神经活动工作模式开辟新途径。     

面向经颅聚焦超声的多阵元相控阵关键技术

经颅聚焦超声是一种有效的神经调控技术，具有非侵入性、聚焦靶点多和焦点可调控等优势。但由于颅骨的强声衰减和非均质特性，聚焦超声经颅后存在焦点偏移、焦域能量不足以及颅骨烫伤等问题。多阵元超声相控阵可以修正超声经颅后的相位偏差和幅值衰减，实现准确、有效的颅内聚焦。本文首先介绍了换能器的阵元排布方式，进一步归纳了相控阵激励信号的调控方法，最后对其基础研究和临床应用进行了回顾与展望。