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．     

本刊编委马原野研究员简介

马原野,男。1982年毕业于云南大学生物系动物学专业;同年到中国科学院昆明动物研究所灵长类研究室工作。1987—1988年在美国耶鲁大学神经生物学系做博士后研究;1995—1996年英国牛津大学实验心理系作访问科学家;1996—1999年美国亚利桑那大学心理学系作访问科学家。现任昆明动物研究所中国科学院知识创新工程“认知病理障碍组”学科带头人,研究员,博士生导师。从事灵长类脑认知行为的研究。1999年着手建立灵长类认知神经科学实验室,是一个独具特色的、以大脑认知行为活动为主要研究对象的电生理实验室。主要利用现代生物物理学、神经电生理…     

中枢神经元放电的在体多通道同步记录技术

中枢神经元放电的在体多通道同步记录技术是采用细胞外记录的方法来监测神经元群的同步电活动。该系统包括微电极阵列(microarray)、数据采集和分析系统。应用这一技术可以同步记录多个脑区的大量神经元的电活动,研究不同脑区的神经元放电在时间和空间上的联系,进而通过分析神经元的放电模式来研究大脑对外部事件的编码机制。     

Labview在动物脑电信号采集分析中的应用

分析动物行为活动中的脑电特征是脑机接口(Brain-computer interface,BCI)研究中的一个重要内容.本文利用最新测控软件-虚拟仪器技术(LabVIEW)进行脑电信号采集与处理,实现了信号实时显示、中值滤波、小渡消噪的设计.实验结果显示提取出了与特定行为(抓食)相关的脑电活动特征信号,为研究大脑如何控制行为提供了一个有效的方法.     

相连四组神经的传入对在体肠系膜下神经节细胞兴奋的作用

运用在体细胞内电位记录法,观察了与肠系膜下神经节（IMG）相连的四组神经对IMG神经元自发电位活动的影响,结果显示扩和结肠或膀胱时,IMG细胞自发电位活动增加;切断或阻滞任一组神经均使IMG细胞电位活动受抑。其中结肠神经和腹下神经分别传导源自结肠尾段和膀胱等盆腔脏器的外周性兴奋,节间神经同时传导源自脊髓的中枢性和结肠的外周笥兴奋,肠系膜下神经节细胞的兴奋不仅源自脊髓,而且来源于结肠和膀胱。定量研究表明后者比前者对神经节细胞兴奋的影响更大。     

一套研究黑膜的新装置和三种类脂膜电特性的测定

在板形双分子膜的研究中,目前有两种成膜技术:(1)从单层到双层,(2)从脂滴到双层。由于后者是一个自动变薄过程,在显微镜视野中,可见膜的干涉光彩色花纹逐渐消失,膜黑区面积不断扩大,最终留下一个稳定的,四周由P—G边界包围的黑色膜,早期文献中常把用这种方法产生的膜称作黑膜(Black Membrane)。本文介绍用直流法研究黑膜电特性的一套实验装置,全部采用国产器材,利用这套装置,我们初步测试了三种板形人工双层类脂膜的电特性。一、实验装置已知黑膜的实测膜电阻——Rm为10~5—     

高级神经活动电生理学研究的一些资料

近20年来在神经生理学中有两个重要技术的创立:(1)在不麻醉的动物身上慢性埋藏电极技术的应用;(2)微电极技术的发展。当动物建立条件反射,以及进行其他各种活动时都能够利用慢性埋藏的微电极技术,记录中枢神经系统单个神经原或某一较小局部的神经细胞羣体的电变化。这样用电生理学的技术结合条件反射研究,使我们对大脑功     

有限元法计算各向异性介质球头模型电位分布

在脑电正问题研究中,脑神经元所产生的电活动可用电流偶极子来模拟.本文提出把大脑看作各向异性介质球,即同时考虑电容效应、电导效应对脑内电流偶极子产生的电位的影响,并用有限元法推导出偶极子在各向异性介质球模型中的电位分布计算公式.结果表明介质的电容效应对电位分布是有影响的,反映了大脑活组织电特性,对外来不同频率的信号刺激有不同的响应.同时有限元法对大脑内某一区域内电位分布求解表明,测量较深层组织的电特性变化敏感的特点,可获得更多的测量信息.     

Neuron:成体脑细胞基因编辑调控个体运动

正来自华盛顿大学医学院的研究者们最近开发出了一种新的技术,能够将基因转入成体大脑的特定细胞中。这一技术已经在动物水平上得到了验证。最近的这一研究结果表明,该技术能够用于改变脑回路的功能,并改变动物的行为,相关结果发表在《Neuron》杂志上。该研究的通讯作者,来自华盛顿大学的生理学与生物物理学副教授Gregory Horwitz认为这一研究能够帮助科学家们更好地理解特定的细     

认知功能研究中神经振荡交叉节律耦合应用研究进展

神经振荡交叉节律耦合(cross-frequency coupling,CFC)指不同神经元集群振荡节律之间的交叉调制作用,反映了大脑在不同时空尺度的局部场电位、脑电等神经电生理活动信息的传递与交流机制,是认知神经功能研究的重要工具。本文简要介绍了CFC基本现象与类型,并综述了在动物与人类认知功能研究的典型应用,归纳了现存的主要问题并展望其未来研究动向,以期为促进相关研究与应用提供新思路。     

生物数学新书预告

孙兰荪著《非线性生物动力系统》一书,将将由科学出版社出以,本书共五章:(一)化学反应动力学中的非线性振荡,(二)非线性种群动力学系统,(三)传染病动力学模型,(四)微生物连续培养的动力学机制,(五)生态系统进化论与种群遗传学的数学模型。全书系统地介绍有关的基本理论,建模方法和近期国内外新成就,可以作为有关生物数学,应用数学方面的研究生教材和研究工作者的参考丛书,以及供化学,生物化     

疫苗

综述了重组DNA技术在疫苗的研究和发展上的应用。专题包括:(A)编码抗原决定簇的基因克隆,(i)抗原鉴定,(ii)抗原墓因的克隆,(iii)克隆DNA分子的特性,(iv)克隆DNA体外操作,和(V)衍生自抗原的合成肤的生产;(B)抗病原     

脊髓缺血再灌流时脊髓神经元的电活动规律

脊髓损伤的救治是神经科学研究的难点 ,目前实验性药物治疗取得了较好的效果 ,但临床应用效果不理想 ,患者功能改善极为缓慢。加强损伤脊髓功能变化规律及其机制的研究十分必要。在脊髓电生理功能的研究方面 ,除大量诱发电位的研究外 ,有关损伤条件下神经元电活动、脊髓损伤电位及损伤电流等研究较少。本实验利用细胞外记录技术 ,观察脊髓缺血及再灌流损伤时脊髓神经元的电活动变化 ,以分析损伤条件下神经元功能的变化规律及其意义。1　材料与方法(1)模型制备　日本大耳白家兔 10只 ,(2 .2 5± 0 .2 5 )ｋｇ ,雌雄不拘 ,以选择性腰动脉阻断…     

大脑活动光子学检测中内源信号分析

现代的神经功能成像方法,比如ＰＥＴ、ｆＭＲＩ都是利用与活动相关的血液上的动力变化来间接取得脑部诱发电活动的。然而,在神经科学与生理学中,无损伤的大脑功能光子学检测技术正展现出它的优势而逐渐成为重要的神经成像方法［１］,其中内源信号在大脑活动光学成像中得到广泛应用。本文就近年来内源信号各成分及其光学特性的研究做一概述,探讨内源信号所揭示的生理过程,并提出其在脑研究领域中还有待深入探索的问题。     

血液磁极化疗法机理探讨

血液磁极化疗法(简称血磁疗法)是根据现代生物医学工程学研究的8项主要领域之一———物理因子在治疗中的应用及其生物学效应课题,依据分子生物学、生物物理学、电子生物学、量子物理化学以及生物磁学等理论,应用核磁共振、电子自旋共振与分子共振等技术原理,用于医疗学的一种治疗技术。以每次处理病人自体少量的静脉血或外源同型血为媒体,从生物分子、电子水平自体调整、改善、提高血液功能;增强生物分子的电活性,使机体紊乱的电化学反应重归生理有序化,故可治疗多种疾病,并可保健强身。因此研究血磁疗法机理具有十分重要的临床意义。技术…     

友好还是敌对?理解互动意图的大脑动态时程

"他们是友好的还是敌对的?"人如何快速识别他人的社会互动意图?基于对他人意图准确而快速的理解,才能正确地选择应对策略和反应方式,做出与对方展开合作还是应对冲突的决策.为了探索大脑如何理解2个个体通过整个身体表现出的不同性质交际意图的动态加工时程,采用事件相关电位技术记录了16名健康被试观察3类不同性质的交际意图动作(友好意图、敌对意图和无互动意图)照片时的脑电成分.电生理学结果表明,在较早阶段(170~270 ms),在大脑的额中区发现,友好意图的N2峰值比敌对意图和无互动意图更负,而敌对意图与无互动意图则没有显著差异.在晚期阶段(270~500 ms),在大脑的顶区、中线和右半球,敌对意图的P3峰值比友好意图和无互动意图更正,而友好意图与无互动意图则没有显著差异.本研究为大脑理解不同性质的社会互动意图(相对于无互动意图)的动态加工时程提供了神经电生理学的初步证据.     

高等植物大叶藻研究进展及其对海洋沉水生活的适应

综述和讨论了目前对海洋沉水植物大叶藻的研究进展 ,主要包括 :(1 )形态解剖结构特点 ,(2 )基本生理研究 ,(3 )耐盐机理 ,(4)生存限制因子 ,(5 )问题与展望。其中着重讨论了大叶藻与海洋沉水生活相适应的一些特点 ,特别是其对海水盐度的适应机理。     

新疆干旱区盐碱地生态治理关键技术研究

现阶段新疆干旱区高强度水土资源开发,致使传统灌排水盐平衡模式难于维继;高效节水灌溉技术应用改变农田土壤水盐运移规律,需要创新调控理论与技术体系;传统盐碱地农业开发利用模式资源效率低、维持成本高,需要以生物修复技术为核心构建盐碱地高效率资源化利用模式。针对上述问题,在国家重点研发计划(2016YFC0501400)的资助下,通过机理研究、关键技术研发、产品研制、县域集成示范实现:(1)建立新疆干旱区现代水盐平衡调控理论,(2)创新干旱区盐碱地生态治理模式,(3)建成盐碱地产业化集成示范区,形成全产业链的盐碱地生态治理技术服务体系,(4)稳定一支以新疆相关单位为主体,国内优势单位参与的根植新疆的盐碱地生态治理队伍。     

条件反射形成过程中猴大脑皮层电活动变化的一些观察

实驗在5只成年中国产猕猴(Macaca Mulatta)身上进行。利用在条件反射实驗前不足以引起皮层誘发电位的弱閃光刺激,結合以前肢皮肤电刺激建立条件反射。实驗証明,在条件反射形成的初期和消退过程中,同样強度的弱閃光刺激能在大脑皮层枕叶和頂叶引起明显誘发电位,它的出現早于前肢的条件运动反应。在条件反射巩固之后,弱閃光不再明显地引起誘发电位,而在条件刺激时只有皮层自发电位的去同步化出現,或者甚至不出現大脑皮层电活动的显著变化。     

大脑中的抉择神经元

近年来神经科学领域的进展表明,大脑中不仅存在如位置神经元之类的特异性编码感觉信息的神经元,也存在能够特异性地反映动物思考过程的神经元。在一系列以侧内顶叶(LIP)为目标的猕猴电生理实验中,人们发现LIP神经元的动作电位发放率可以反映抉择思考的过程。抉择的研究为我们打开了一个研究大脑高级认知功能的窗口。抉择神经元的发现表明了大脑的高级认知功能是基于与感觉信息处理类似的神经计算原理。