封面故事北大核心CSCD

心智解读即对大脑思维过程的理解,是脑科学研究中的重要课题。说谎是一种常见的社会现象,对谎言的探测和鉴别是解读大脑思维的应用分支。几千年来,测谎技术不断发展,经历了封建迷信依赖、察言观色、外周牛理反应记录及中枢神经系统检测等过程。至今,人们仍在研究更有效的测谎方法。     

光学神经成像研究进展

大脑功能的成像检测在认知神经科学领域具有极其重要的意义。现代光子学技术的发展为认知脑成像提供了新的研究手段,在神经系统信息处理机制研究中发挥重要作用。文章介绍了在神经元、神经元网络、特定脑皮层功能构筑以及系统与行为等不同层次开展神经系统信息处理机制研究的各种光学成像技术,包括多光子激发荧光显微成像、内源信号光学成像、激光散斑成像和近红外光学成像等,并评述了这些有特色的光学成像技术在多层次获取和分析神经信息中的研究进展。     

封面故事

心智解读即对大脑思维过程的理解,是脑科学研究中的重要课题。说谎是一种常见的社会现象,对谎言的探测和鉴别是解读大脑思维的应用分支。几千年来,测谎技术不断发展,经历了封建迷信依赖、察言观色、外周生理反应记录及中枢神经系统检测等过     

功能磁共振和脑电神经成像技术与大脑刺激相结合的研究进展

随着对神经机制问题阐述水平的迅速提高,所应用的神经成像技术、方法及各种工具的复杂程度也在不断提高．一方面是神经成像技术本身的不断发展,另一方面则是大脑直接刺激与神经成像技术同步记录方法的发展．经颅磁刺激-功能磁共振成像同步技术(TMS-fMRI)和经颅磁刺激-脑电技术(TMS-EEG)能为研究大脑网络的功能和有效连通性提供技术手段,该技术在多种认知领域的发展和应用,为神经科学、认知心理学、神经信息学等学科的研究者对人脑的研究开启了多条通道,更加有利于深入地理解人类大脑的工作机制．     

早产儿语言发展及其脑机制

早产儿语言发展存在特殊规律.行为研究发现,早产儿在词汇、句法、语义言语流畅性等方面存在发展滞后的现象.早产对语言发展的影响可能持续到成年早期,但具体的滞后程度受到生物因素和社会因素的影响.随着脑成像技术的发展,有研究开始考察早产儿的脑发育情况.研究者发现,青少年时期的早产儿在大脑白质、皮层下灰质和小脑结构等方面发生了改变,但关于早产儿语言发展的脑机制还有待进一步的研究来确证.简述了早产儿语言发展的行为研究和脑神经研究方面的最新进展,以揭示早产儿这一特殊群体在语言发展和认知神经方面的规律.研究认为,应结合行为研究与脑神经研究的优势,进一步深化对早产儿语言发展机制的探讨,也为考察正常儿童语言获得规律提供特殊的科学依据.     

脑科学和脑功能MR成像

目的：在对大脑认知功能进行脑功能成像研究之中,随着磁共振成像技术的发展,人们现在可以对脑的认知功能,如视觉、运动、语言和记忆等功能中枢进行成像。本文首先介绍了脑科学的发展历程,并从脑功能MR成像的方法出发,分析了其成像机理,探讨了用脑功能MR成像为手段对脑科学—认知科学进行的方法研究,最后对脑功能MR成像应用于脑科学的研究作了展望。     

时距估计长度效应的研究述评

时距估计的长度效应,是指不同长度的时距存在不同的加工机制。从行为反应、神经心理以及脑成像三个领域对有关长度效应的研究进行综述。行为实验多用双任务范式,考察涉及工作记忆的非时间任务对长短时距加工的影响,行为实验的结果不一致,采用双任务范式的实验证据一般不能证明长度效应的存在。而有关脑机制的神经心理与脑成像研究结果一致,支持存在长度效应,但对于两个计时机制各自涉及的脑区以及脑电活动模式仍没有定论。长短时距可能因为所用任务特征不同采用不同计时机制,今后的研究将重点探讨特定任务是否涉及不同的计时机制。     

应用基于内源信号的光学成像技术的视觉脑研究现状

基于脑内源信号的光学成像技术是近来国际上出现的一种脑功能成像方法。该技术既无毒,又具有较高的空间分辨率,因而被迅速应用于动物的视觉、听觉、体感皮层功能构筑的研究中。本文综述了这种光学脑功能成像在视觉脑研究方面所取得的重要进展,并分析了该方法与其他脑成像技术、微电极单细胞技术的关系。报道了国内自行研制第、套脑功能光学成像系统的研究工作,该系统已在猫初级视觉皮层不同深度获得了清晰的方位功能图,并已经和     

高时空分辨的脑功能光学成像研究进展

脑功能成像技术对深入分析脑的信息加工过程,揭示脑的高级功能至关重要,是目前国际研究热点,已经在神经科学研究和神经系统疾病的临床诊断方面取得了很大的进展.已有脑功能成像技术如:功能磁共振成像(fMRI)、正电子断层成像(PET)、脑电图(EEG)、脑磁图(MEG)等等,虽然已被成功用于脑功能研究,但是目前这些方法也存在着时间或空间分辨率不够的局限.比较而言,光学成像方法表现出其独特魅力.激光散斑衬比成像和内源信号光学成像由于能提供空间取样、时间分辨率及空间分辨率三者的最佳组合和不需加入外源性标记物等特点,与其他脑功能成像技术相比其优势可能更为突出.具有较高的时间和空间分辨率的这两种脑功能光学成像技术及其应用都取得了重大发展,成为研究脑皮层功能构筑和脑病理生理的有力工具.但是目前这两种成像方法也面临着一些挑战.     

昆虫脑神经髓结构图谱构建方法综述

脑控制和调节所有动物的行为,昆虫也不例外,构建脑神经髓结构图谱有利于阐明其对行为调控的神经机制.目前,除一些模式昆虫的脑图谱被构建外,大多数昆虫仅针对少数易识别的神经髓(如视叶、触角叶和蕈形体等)进行了三维重建,而对脑内大部分区域还未描述,这与其结构的复杂性有关.随着共聚焦显微成像和计算机三维重建技术的发展,人们有机会...     

fMRI技术在犬科动物认知领域研究的应用

家犬(Canis lupus familiaris)与人类社会生态高度融合,已成为人类解析认知进化理论、进行比较认知研究、开展人类认知功能障碍性疾病研究的一种自然模型动物。功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)是一种非侵入式、安全的能反映生物体大脑神经活动时空分布的神经影像学技术,近年来被应用于家犬行为认知特征神经机制的研究。本文简介了fMRI技术;概述了部分研究者使用视觉、嗅觉、听觉等不同的实验范式对家犬大脑开展fMRI,定位不同实验范式下被激活的大脑功能区,从而揭示家犬认知的神经机制;总结了fMRI技术在犬认知研究中技术和方法上的挑战。以期为国内开展家犬等动物认知研究者提供新的技术方法。     

编者按: 脑成像与脑网络

揭示脑的奥秘是人类面临的最大挑战之一。神经元是构成神经系统结构与功能的基本单位。神经元与神经元之间通过突触实现信息交互,并构成神经环路或神经网络。神经环路有局部的,也有跨脑区或长程的,甚至全脑尺度的。神经环路则是脑实现神经信息处理的基本单元。若干神经环路构成脑网络。脑网络研究已经成为脑功能与脑疾病研究领域的热点。 在国家自然科学基金委员会和科技部“973计划”等项目的支持下,我国科学家在这一领域已经开展了卓有成效的工作。2011年第393次香山科学会议“脑网络组及其临床应用的前沿科学问题”曾对此进行过比较深入的研讨。为促进对该领域现状及发展的了解,本期汇集了2篇述评和2篇研究论文,作为脑成像与脑网络专题发表,以飨读者。 利用9.4T功能磁共振成像(fMRI)获得轻度麻醉状态下大鼠静息状态及刺激激活的数据,通过互相关分析构建节点之间的相关系数矩阵并计算相应的网络参数,赖永秀等人报道了大鼠感觉运动系统静息态脑网络的研究成果,发现感觉运动系统在静息态时的脑网络具有小世界属性。 扩散磁共振成像(dMRI)的出现为大脑结构与功能研究提供了全新的检测手段,雷皓等报道了小动物高分辨扩散磁共振成像数据分析方法,为小动物脑dMRI研究提供了统一图像模板与完善的计算方法,对于检测神经纤维微观结构的变化,以及临床诊断,将具有极其重要的意义。 神经环路功能变化的实时在体监测是研究脑网络不可或缺的手段,曾绍群等评述了基于声光偏转器的快速无惯性随机扫描双光子显微成像技术的研究进展及发展趋势,指出该技术的进一步发展将为神经活动观测提供一种全新的方法,从而极大地推动脑科学研究的发展。 针对哺乳动物全脑的神经元网络成像,龚辉等从空间分辨率、探测范围、数据配准和成像速度等方面评述了光学显微水平全脑成像方法的研究进展,并讨论所面临的挑战。他们指出,要在全脑尺度获取突起水平分辨率的结构与功能数据,光学成像方法最为成熟。华中科技大学研制的MOST系统,率先获得了一系列高分辨率的完整大脑解剖数据集,该成果将在神经元网络的构建和脑功能与疾病研究中发挥重要作用。 我们期待更多、更好的有关脑成像与脑网络的论文发表,以更广泛和深入地促进我国脑科学研究领域的学术交流。     

MALDI MSI技术在缺血性卒中研究中的应用

基质辅助激光解吸/电离质谱成像(MALDI MSI)技术是新兴的分子成像技术,具有免标记、高空间分辨、高检测特异性等优势,在捕捉、分辨和鉴定各种疾病相关代谢物的组织分布与变化方面具有明显的优势,为揭示多种目标分子在生理/病理条件下的组织空间分布特征及其时空动态变化提供了便利和直观的研究手段。综述了近年来MALDI MSI技术在缺血性卒中研究中的应用,重点阐述了运用MALDI MSI技术研究缺血性卒中发生发展过程中,多种结构与功能各异的内源性小分子在脑中的时空动态变化规律,以期为揭示缺血性卒中发病的分子机制提供科学依据。     

CT灌注成像技术在脑肿瘤中的临床应用

Axel等于20世纪80年代初提出了CT灌注(CTperfu sion)成像理论,近年来随着CT扫描技术的发展及高速和多排螺旋CT的出现,基于该理论的临床应用与研究,尤其以观察脑组织血流灌注状况及组织血管化程度来揭示脑肿瘤的病理解剖、病理生理、判断肿瘤生物学行为及预后情况为目的的脑CT灌注成像研究日益增多。研究现状尽管SPECT和PET在评价脑血流动力学状态方面具有极佳的优势。但其价格昂贵、成像时间长、图像空间分辨率差,有核放射性等缺点,限制了其临床应用[1]。MR灌注成像也能提供脑血流动力学信息,但要求MR设备具有EPI功能,EPI技术所…     

蜜蜂采集及其信息传递的行为机制研究进展

蜜蜂的采集行为是蜜蜂众多社会行为中一种较复杂的行为,涉及信息评估、信息传递、学习记忆及能量代谢等不同的行为过程。研究蜜蜂采集及信息交流系统的分子机制,不仅利于蜜蜂的理论研究和蜂产业的发展,还为人类语言及信息交流系统的研究提供借鉴。本文从行为、感觉基础及分子机制等不同研究层面,综述了近年来对蜜蜂采集及信息传递行为的研究进展,并提出了研究设想,以期为深入研究蜜蜂的采集行为及其信息传递行为的分子机制提供参考。     

人脑功能连通性研究进展

对人脑结构和功能的深入研究,已经要求脑成像技术不能仅仅局限于研究简单的脑功能定位问题,即寻找和定位与特定认知任务相关的某一块或者一组大脑皮层功能区,而必须研究分析各功能区间的动态功能连通和整合问题,即描述特定脑功能区域间的交互作用以及这些交互作用如何受认知任务的影响.已有几种非常规的脑成像技术和数据分析方法,包括时间相关性分析、心理生理交互作用(PPI)、结构方程模型(SEM)、动态因果模型(DCM)、弥散张量成像(DTI)等等,被成功用于人脑功能连通性和有效连通性的研究.脑功能连通性研究的发展,有利于深入理解人脑在系统水平上的动态运作方式,是今后认知神经科学发展的一个重要方向.     

社会性注意的特异性认知神经机制

社会性注意对人类的社会交往甚至是生存发展都有至关重要的作用.近年来,研究者利用心理物理学实验范式(中央线索范式的变式)结合脑功能成像技术(ERP、f MRI、MEG等)以及神经心理学方法(脑损伤病人),系统探究了社会性注意在认知神经机制方面的特异性.社会线索(眼睛注视、头部朝向、生物运动行走方向)均能诱发独特的反射性注意定向效应,并且该注意效应在行为和神经层面上区别于非社会线索(箭头)诱发的注意效应.然而也有研究者对此提出质疑,因此有关社会性注意是否特异于非社会性注意仍然存在争议,有待进一步研究.社会性注意特异性认知神经机制的相关研究一方面能够为人类大脑中是否存在一个专门的"社会性注意探测器"提供证据,另一方面也为社会性注意在自闭症的早期诊断与干预中的应用提供实验依据,具有重要的理论意义和社会应用价值.     

研究报告: 小动物高分辨扩散磁共振成像数据分析方法

扩散磁共振成像(dMRI)是一种非侵入性的、能提供生物体内水分子扩散运动相关信息的成像技术,可用于检测神经纤维微观结构的变化．dMRI的出现为大脑结构与功能研究提供了全新的检测手段．过去的20年中,dMRI在实验方法和临床应用上均取得了重大进展．然而dMRI应用在基于动物模型的临床前脑成像研究中却并不常见．本文针对dMRI在临床前脑成像研究中的应用,建立了系列针对小动物高分辨dMRI数据的分析方法：a．构建了大鼠高分辨dMRI图像模板;b．实现了适用于小动物研究的基于体素的统计分析(VBA)方法与基于纤维束的空间统计分析(TBSS)方法;c．实现了小动物脑白质纤维束的确定性与概率性跟踪．这些方法的实现不仅能为小动物脑dMRI研究提供统一的图像模板与完善的计算方法,还将大大促进dMRI技术在小动物脑成像研究中的应用．     

脑功能磁共振成像的研究现状

脑功能磁共振成像是近年来磁共振成像技术的一项新发展,为从单一形态学研究到形态与功能相结合的系统研究开辟了一条崭新的道路。本文主要介绍了人脑的功能活动磁共振成像的概念、原理、试验设计、临床的研究现状。     

基于ALFF和动态功能连接的槟榔成瘾的研究

槟榔(Betel Quid)是世界上使用最广泛的精神活性物质之一,长期嚼食会使人上瘾,给人体健康带来危害.敏感且高分辨率的神经成像技术的出现,使研究者对嚼食槟榔成瘾的神经病理学有了新的见解.本文基于静息态功能磁共振成像(rs-fMRI)数据,首次提出通过对槟榔成瘾者(BQD)和正常对照(HC)的7大脑功能网络上的低频振幅(ALFF)的幅值进行了Logistic回归以及回归系数的显著性检验来发现槟榔成瘾者存在异常的脑功能网络,该方法准确度较高且易于实现;其次,通过成组独立成分分析(Group ICA)和K-means聚类分析比较两组被试的动态功能连接的差异,由此探讨槟榔成瘾对脑功能网络和脑功能连接的影响.研究发现,槟榔成瘾者的小脑网络与正常人相比存在较为显著的差异.我们推断这可能与小脑调节躯体运动和涉及成瘾行为等生理机能有关.这一发现打破了以往人们对于小脑功能的认知,引导人们将成瘾机制与小脑网络的非运动功能结合起来进行研究,对研究槟榔成瘾这一公共健康问题以及发展针对槟榔成瘾的特异性治疗方法具有重要意义.