多信道脑部磁刺激仪的磁场有限元仿真

利用外部的交变磁场,可以对大脑神经系统进行无创刺激.用有限元分析软件--ANSYS对多信道脑部磁刺激仪在不同工作模式下产生的磁场进行了模拟,并将其与实验测量值进行了比较.结果表明,两者之间的误差小于6%,ANSYS能有效模拟多信道磁刺激仪所产生的磁场.通过对仿真结果进行分析得出：改变多信道磁刺激仪工作线圈的位置,可以调整所产生磁场的位置及形状;增加刺激靶位置邻近的工作线圈个数,可以有效改善磁刺激的深度.     

《自然》：电刺激能唤醒处最小意识状态者脑部意识

美国科学家近日通过向大脑中植入电极，成功地使一位因伤陷入最小意识状态（minimally conscious state）达六年之久的患者辨认出了指定物体，并能做出准确的手势。该项研究有望对处于最小意识状态的病患提供新的治疗方法，大脑皮层严重受损但其它关键部位保存完好的患者可能受益。相关论文发表在8月2日的《自然》杂志上。     

经颅磁刺激参数与结构要件的影响分析

为了进一步探索经颅磁刺激工作机理并改进或研制出新的经颅磁刺激激励源.本文从经颅磁刺激的原理推导出了磁场、感应电流及激励源原理电路电流的表达式,利用大脑-线圈和大脑-线圈-铁芯两种经颅磁刺激模型分析影响因素与头模型各组织的磁场和感应电流分布.对比分析表明电流的性质,线圈半径,线圈激励特性与铁芯对感应电流分布与电磁场分布有着本质的影响.对经颅磁刺激参数及结构要件的研究与分析可用于指导刺激线圈参数及激励源电路参数的设置,以及探索新的激励源制作.     

经颅磁刺激和经颅直流电刺激在调控大脑共情功能中的应用

共情可以帮助人们建立和谐的人际关系，更好地适应现实社会，是一种重要的社会认知功能。已有研究表明，诸多神经和精神类疾病的发生发展和复发与共情缺陷有关。非侵入性脑刺激技术（经颅磁刺激和经颅直流电刺激）可以通过调节大脑皮层兴奋性来调控个体的共情水平，缓解共情缺陷症状。针对健康群体使用该技术的现有证据显示：内侧前额叶、初级运动皮层、额下回、背外侧前额叶和颞顶交界处的活动有助于提升个体的认知共情水平，其中双侧背外侧前额叶的活动还有助于下调个体的情感共情水平，而右侧颞顶交界处的活动则可以增强自我表征从而支持个体在共情时进行自我和他人的区分。少数针对共情缺陷群体使用该技术的临床证据提示，增强左侧背外侧前额叶和内侧前额叶的活动可以分别提升精神疾病和神经退行性疾病患者的认知共情水平。未来的研究应探讨在统一的行为测量范式下针对不同刺激参数和刺激位点进行共情干预研究，通过融合其他神经生理技术进一步考察非侵入性脑刺激技术改善共情功能的作用机制，并考虑个体差异性对大脑共情功能干预效果的影响。     

创伤后应激障碍的经颅磁刺激研究进展

创伤后应激障碍会损伤记忆、注意和执行等认知功能,引起异常的脑活动及脑区间功能连接.尽管药物治疗和心理干预能够取得一定的治疗效果,但存在药物副作用和起效延迟等问题.经颅磁刺激作为新的创伤后应激障碍干预手段受到越来越多的关注.本文通过综述经颅磁刺激干预创伤后应激障碍以及调控认知功能和脑活动的相关研究,系统探讨了创伤后应激障碍干预中经颅磁刺激模式、刺激靶点和疗效评估等问题,并提出未来借助更有效的技术手段进行定位、建立全面有效的评估体系和结合新的记忆理论探索具有长期临床改善效果的干预方案.     

神经和磁线圈的相对位置对磁刺激兴奋点定位的影响

磁刺激时 ,有效地确定兴奋点是十分必要的 ,神经和磁线圈的相对位置对磁刺激兴奋点位置有重要影响。对于位于平行于组织 -空气界面下方平面内的任意走向的直线神经纤维 ,修正的激活函数由感应电场x分量和 y 分量在x方向的导数和直线神经纤维与x轴正方向的夹角决定。只有适当调整线圈的放置 ,使直线神经在八字型线圈中心正下面、平行于八字型线圈共同切线 ,激活函数的负值绝对值最大 ,神经最易兴奋 ;接近线圈表面的神经容易产生兴奋 ,神经纤维的兴奋点在线圈中心正下面;随着神经纤维的深度增加 ,激活函数的峰值迅速减少 ,神经纤维的兴奋点也逐渐偏离线圈中心。     

《自然》：电刺激能唤醒处最小意识状态者脑部意识

美国科学家近日通过向大脑中植入电极，成功地使一位因伤陷入最小意识状态（minimally conscious state）达六年之久的患者辨认出了指定物体，并能做出准确的手势。该项研究有望对处于最小意识状态的病患提供新的治疗方法，大脑皮层严重受损但其它关键部位保存完好的患者可能受益。相关论文发表在8月2日的《自然》杂志上。     

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。     

重复经颅磁刺激对脑卒中后患者神经功能缺损的改善

目的:探讨重复经颅磁刺激在脑卒中康复的应用及效果.方法:选择2010年9月至2012年9月在我院神经内科收治的58例脑卒中患者分为两组,即A组和B组,A组患者给予常规药物治疗和康复训练,B组患者在上述治疗的基础上加用低频重复经颅磁刺激治疗,比较两组患者美国国立卫生院神经功能缺损评分情况、日常生活活动(ADL)评分和不良反应发生情况.结果:治疗后,随着时间的推移,两组患者美国国立卫生院神经功能缺损评分得分逐渐下降(P＜0.05).B组患者2周后和6周后两个时点美国国立卫生院神经功能缺损评分得分明显低于A组患者的,差异有显著性(P＜0.05),而随着时间的推移,两组患者日常生活活动(ADL)评分得分逐渐上升(P＜0.05).B组患者2周后和6周后两个时点日常生活活动(ADL)评分得分明显高于A组患者的,差异有显著性(P＜0.05).两组患者在不良反应发生方面差异无显著性(P＞0.05).结论:低频重复经颅磁刺激治疗脑卒中单侧肢体功能障碍患者临床疗效确切,安全可靠,不良反应少.     

基于混合优化算法的经颅磁刺激线圈阵列设计

为了研究对经颅磁刺激激励线圈聚焦性能的优化,利用混合优化算法与CST软件的外部通信接口,建立优化的激励线圈模型。依据多信道线圈阵列方法,利用磁场叠加原理,对影响磁场分布的线圈可调参数进行分析,结合混合优化算法对可调参数进行优化。结果对比显示,经优化的线圈阵列有良好的磁聚焦性,其刺激强度与聚焦程度都有了不同程度提高。可用于改善TMS系统聚焦性能,实验有助于进一步探索全面优化激励线圈的空间结构。     

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。     

可描述横向电场中外周神经兴奋的电缆方程

传统的电缆方程只能用于描述纵向电场中外周神经的兴奋,无法描述外周神经在横向电场作用下的兴奋,其于两阶段过程模型,提出一种改进的电缆方程,可以描述外周神经在横向电场中的兴奋,其结果和Struijk的离体实验数据相吻合。此改进的电缆方程可用于描述任意电场中外周神经的兴奋。     

EVIDENCE OF SYNCHRONIZATION OF NEURONAL ACTIVITY OF MOLLUSCAN BRAIN GANGLIA INDUCED BY ALTERNATING 50 Hz APPLIED MAGNETIC FIELD

Experimental evidence for the appearance of synchronized bioelectric activity in neurons under applied extremely low frequency (ELF) magnetic fields is shown. We have studied the synchronizing process by recording the intracellular bioelectric activity from pairs of neurons randomly chosen from the brain ganglia of the snail Helix aspersa. The recordings were made in real time under exposure to sinusoidal low frequency (50 Hz) weak (B₀=1–15 mT) magnetic fields. Synchronization was observed in 27% of the pairs tested. A linear dependence of the firing frequency f with the energy density of the applied magnetic field (i.e., f∝B₀²) was presented. The ability of low frequency sinusoidal weak magnetic fields to promote “magnetic synchronization” is exciting and opens new avenues for induced electromagnetic field bioeffects.     

心阻抗图的弹性腔-边值问题理论模型

分析了造成Ｎｙｂｏｅｒ－Ｋｕｂｉｃｅｋ公式与用其它较可靠的方法测得的每搏心排量相差较大的五个主要原因,并针对其中前三个原因,修改了原有的物理模型,用弹性腔模型及解边值问题的方法得出了一种心阻抗图的新理论模型;最后对此新理论模型作了初步的讨论     

麻黄碱抑制小鼠输精管电场刺激致收缩的机制

麻黄碱(10 nmol/L~(-0.1) mmol/L)对电场刺激所致输精管收缩的浓度依赖性抑制作用可被育亨宾(0.1 μmol/L)减弱。去甲肾上腺素(0.1 nmol/L~(-10)μmol/L )和酪胺(0.1 μmol/L~(-0.1) mmol/L)也有类似麻黄碱的作用,去氧肾上腺素则缺乏此种作用。利血平处理和可卡因(10 μmol/L)可减弱麻黄碱和酪胺的抑制效应,但能增敏去甲肾上腺素的作用。高 Ca~( )和4-氨基吡啶(50 μmol/L)明显减弱甚至取消麻黄碱对电场刺激的抑制效应。以上结果提示麻黄碱抑制电场刺激所引起的输精管收缩。至少部分通过促进神经末梢释放去甲肾上腺素间接作用,后者激动突触前α_2-肾上腺素受体,从而抑制去甲肾上腺素的进一步释放。麻黄碱和其释放的去甲肾上腺素的作用,又可能与阻遏 Ca~( )内流有关。     

低频电流场颅内异物检测技术重建算法的研究

电磁场数值计算方法可用于检测颅内异物。使用的重建算法有拟牛顿法、Bulirsch-Stoer外推法、局部加速收敛法。这些算法对改善重建计算的精度起着至关重要的作用。最后,仿真计算说明算法是有效的。     

用人工神神经网络法辨识发酵动力学模型参数

本文提出发酵动力学模型参数辩识的人工神经网络方法,并对几种典型的模型进行了具体尝试,结果表明,用这种方法估计参数效果极好。     

EFFECTS OF MICROWAVES AND ELF MAGNETIC FIELD ON THE PHAGOCYTIC ACTIVITY OF VARIOUSLY TREATED RAT MACROPHAGES

The purpose of this study was to investigate the effects of 9450-MHz microwaves and extremely low frequency magnetic fields (ELFMF) on the phagocytic activity of rat macrophages in control rats and those treated with vitamins C and E. In the microwave group, 24 albino Wistar rats were exposed to microwaves (2.65 mW/cm², specific absorption rate [SAR]: 1.80 W/kg) for 1 h/day for 21 days. Thirty-two albino Wistar rats were divided into four groups (one control, three experimental) (n = 8). The rats in the first exposure group were only exposed to microwaves for 1 h per day for 21 days. In addition to exposure with microwaves as in the first experimental group, vitamins E and C (150 mg/kg/day) were injected intraperitoneally into the rats in the second and third exposure groups, respectively. In the magnetic field exposure group, 26 albino Wistar rats were divided into two groups: the sham (n = 12) and exposed groups (n = 14). The rats in the experimental group were exposed to ELFMF (50 Hz, 0.75 mT) for 3 h/day for 3 weeks. After completing the exposure period, the rats were sacrificed under ketalar anesthesia. The viability of isolated alveolar macrophages of rats in the microwave and ELF groups was determined and compared to sham groups. The results were analyzed with the Mann–Whitney U test. In the microwave group, the phagocytic activity in the experimental groups was found to be higher than the sham groups. However, with phagocytic activity in rats treated with both microwaves and vitamins, only the vitamin C group was significant (p < 0.05). In the magnetic field group, the phagocytic activity of rats exposed to ELFMF was lower than that of the sham group, but the results were not significant (p > 0.05). Rectal temperatures of microwaveexposed groups were found to be significantly higher compared to the control group (p < 0.05).     

THE ENFORCEMENT OF COOPERATION BY POLICING

Policing is regarded as an important mechanism for maintaining cooperation in human and animal social groups. A simple model providing a theoretical overview of the coevolution of policing and cooperation has been analyzed by Frank (1995, 1996b, 2003, 2009) , and this suggests that policing will evolve to fully suppress cheating within social groups when relatedness is low. Here, we relax some of the assumptions made by Frank, and investigate the consequences for policing and cooperation. First, we address the implicit assumption that the individual cost of investment into policing is reduced when selfishness dominates. We find that relaxing this assumption leads to policing being favored only at intermediate relatedness. Second, we address the assumption that policing fully recovers the loss of fitness incurred by the group owing to selfishness. We find that relaxing this assumption prohibits the evolution of full policing. Finally, we consider the impact of demography on the coevolution of policing and cooperation, in particular the role for kin competition to disfavor the evolution of policing, using both a heuristic “open” model and a “closed” island model. We find that large groups and increased kin competition disfavor policing, and that policing is maintained more readily than it invades. Policing may be harder to evolve than previously thought.