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BRAIN脑电研究:使用快速球方法评估阿尔茨海默病识别记忆

早期诊断阿尔茨海默病需要对相关结构和功能变化敏感的生物标志物。虽然在结构生物标记物的开发方面已经取得了相当大的进展,但早期识别变化的功能性生物标记物仍然是需要的。我们提出了快速球(Fastball),一种新的脑电测量被动和客观的识别记忆的方法,不需要行为记忆反应或对任务的理解。年轻人、老年人和老年痴呆症患者(每组20人)完成了快速球任务,持续时间不到3分钟。参与者被动地观看快速呈现的图像,EEG评估他们根据先前的暴露程度(即旧/新)自动区分图像的能力。参与者没有被要求注意之前看到的图像,也没有做出任何行为反应。在快速球任务之后,参与者完成了一个有两个选项的强制选择(2AFC)任务,以测量他们对先前看到的刺激的显性行为识别。快球EEG检测到,与健康老年人相比,阿尔茨海默病患者的识别记忆明显受损,而行为识别在阿尔茨海默病患者和健康老年人之间没有显著差异。使用快速球识别记忆测量方法,阿尔茨海默病患者与健康老年人对照者的识别准确率较高,而使用行为2AFC准确性的识别性能较差。健康老龄化没有显著影响,老年人和年轻人在快速球任务和行为2AFC任务中的表现相当。阿尔茨海默病的早期诊断提供了早期治疗的可能性。快速球提供了一种检测识别反应的替代方法,有望在行为表现缺陷尚不明显的阶段作为疾病病理的功能标记。它是被动的,无创的,快速和使用廉价的,可扩展的EEG技术。快速球为痴呆的识别评估提供了一种新的强有力的方法,并为早期诊断工具的开发打开了一扇新的大门。本文发表在BRAIN杂志。

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Frontiers in neuroscience: 网络游戏成瘾者额叶theta频段震荡活动的降低

网络游戏障碍(Internet Gaming Disorder, IGD),也就是所谓的网络游戏成瘾,在行为学上表现为长期沉迷网络游戏。在世界卫生组织(WHO)最近发布的第11版《国际疾病分类》(ICD-11)中,IGD被定义为一种游戏行为模式(“数字游戏”或“视频游戏”),成瘾者对游戏的控制受损,即游戏比其他兴趣和日常活动具有更高的优先级。此外,患有IGD的人往往会表现出前额叶皮层功能和认知控制的受损。之前很多研究采用EEG来探索IGD的神经生理标志物,但是大部分研究都是采用静息态EEG进行研究。比如,Choi等研究发现[1],与健康被试相比,患有IGD者所有脑区的beta频段功率有所降低,而额叶区域gamma频段功率显著增高。但是IGC患者在任务状态下,特别是在玩游戏状态下的IGD患者的EEG特征目前研究的相对比较少。因此,来自韩国的研究团队近期在Frontiers in neuroscience杂志发表题目为《Diminished Frontal Theta Activity During Gaming in Young Adults With Internet Gaming Disorder》的研究论文,对IGD患者在玩他们所喜欢游戏的过程中采集EEG信号,分析了被试不同频段功率的变化及其与行为学数据的关系。本文在这里对该项研究进行解读,希望对大家有所帮助。

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7T质子磁共振波谱法评价首发精神病患者脑代谢

高场强磁共振波谱(MRS)在大量被试的多个大脑区域的使用,有助于在体内研究首发精神病患者(FEP)与健康参与者相比的局部或扩散改变的大脑代谢物。最近,约翰霍普金斯大学的Anna M. Wang博士等人在JAMA Psychiatry发表了研究:他们从约翰·霍普金斯精神分裂症中心诊所和当地居民中招募了81例首发精神病患者与91名年龄匹配的对照者,比较两组人在5个脑区的代谢物水平,并探讨了目标代谢物水平与神经心理测试表现之间的可能联系。MR成像采用7-T MRS,评估被试的脑代谢物水平包括谷氨酸,谷氨酰胺,γ-氨基丁酸(GABA),N-乙酰天冬氨酸,N-乙酰天冬氨酰谷氨酸和谷胱甘肽,以及评估神经心理学测试的表现。

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EEG溯源分析:首发精神分裂患者γ频段功能连接的增强

大量的研究已经表明,精神分裂症(schizophrenia, SZ)的临床和认知症状最好用不同脑区之间的连接异常而不是某个特定脑区的异常来解释。EEG/MEG的γ频段振荡活动似乎在涉及高级认知功能的局部和大规模神经元同步化中起着关键作用,而很多高级认知功能在SZ患者身上往往表现出一定的缺陷。一些研究一致地发现SZ患者在各种感知和认知任务中都表现出γ振荡的减弱。而最新的研究还表明,SZ患者在执行各种任务过程中γ频段长距离脑区之间同步化水平显著降低。上述研究主要是针对任务态EEG,而对于静息态EEG,SZ患者γ频段振荡和功能连接会如何呢?来自德国汉堡大学医学中心的研究团队曾于2014年在《Schizophrenia Bulletin》发表论文,对上述问题进行了研究。本文主要对该篇研究论文进行解读。 研究方法 1.募集22名首发精神分裂患者和22名健康对照组,两组被试的详细信息如图1所示。

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慢性睡眠剥夺对大脑功能网络的影响

对于我们人来说,人生中大约三分之一的时间都在睡觉。睡眠严重不足会导致各种健康状况,如心血管疾病、肥胖、糖尿病、免疫系统功能障碍以及许多认知和情感障碍。尽管睡眠不足会损害人体的所有器官,但它对中枢神经系统的影响似乎最为严重。目前,研究者利用神经影像学方法,对睡眠缺失对情绪、记忆力、注意力以及学习力的影响展开了研究。但是,这些研究似乎主要基于静息态fMRI,因此,来自美国的研究团队近期在Frontier in neuroscience杂志发表题目为《Effects of Chronic Sleep Restriction on the Brain Functional Network, as Revealed by Graph Theory》的研究论文,采用任务态fMRI,研究了慢性睡眠剥夺对大脑功能网络的影响。笔者在这里对该项研究进行解读,希望对大家有所帮助。

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分布式系统的弹性设计

在讨论分布式系统的弹性之前,让我们快速回顾一些基本术语: 弹性Resiliency:任何系统从困难中恢复的能力,(banq注:弹性也就是适应能力)。 分布式系统:一些网络组件通过传递消息来完成一个共同目标。 可用性:任何系统在任何时间点保持正常运行的可能性。 故障与故障:故障Fault是您的系统中是不正确的内部状态。系统中一些常见的故障例子包括: 1.存储层缓慢 2.应用程序中的内存泄露 3.被阻塞的线程 4.依赖性故障 5.在系统中传播坏数据(通常是因为输入数据没有足够的验证) 失败Failure是系统无法执行其预期工作。 失败意味着系统正常运行时间和可用性的损失。故障如果不被封装,会导致在系统中传播,从而导致失败。 当故障Fault转为失败Failure时就意味着系统发生了故障: 弹性就是为了防止故障Fault转化为失败Failure 我们为什么关心系统的弹性? 系统的弹性与其正常运行时间和可用性成正比。系统越有弹性,服务用户的可用性越高。 如果不具有弹性能力,可能会以多种方式影响公司各个方面。 分布式系统的弹性设计很难 我们都明白'可用'至关重要。为了保证可用性,我们需要从零开始建立弹性,以便我们系统中的故障自动恢复。 但是在具有多个分布式系统的复杂微服务架构中建立弹性是很困难的。这些困难是: 1.网络不可靠 2.依赖性总是失败 3.用户行为是不可预测的 虽然构建弹性很难,但并非不可能。遵循一些构建分布式系统的模式可以帮助我们在整个服务中实现较高的正常运行时间。我们将讨论未来的一些模式: 模式[0] = nocode

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脑洞从何而来?加州大学最新研究:有创造力的人神经连接会「抄近道」

万博 发自 凹非寺 量子位 | 公众号 QbitAI 为什么有的人更富创造力?总能想到别人不会想到的东西,做别人想不到做的事? 最近,这个问题的答案被找到了:有创造力的人,大脑里的神经活动会“抄近道”。 加州大学洛杉矶分校的研究人员发现,像视觉艺术家或者科学家这类从事创造性工作的群体,在大脑不同区域的随机连接更多,因此更容易连接大脑不同的区域。 这种跳脱式的大脑连接方式,正是非凡创造力的来源。 实验过程 整个实验分为3个阶段: 首先是确定实验对象。 为了验证创造性与大脑连接的关系,研究团队将实验样本分为

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PNAS:大尺度静息态脑网络的整合、分离和平衡配置不同的认知能力

摘要:不同的认知过程对局部分离和全局整合的大脑活动提出了不同的要求。然而,静息状态下的大脑如何配置他们的功能性组织,以平衡网络分离和整合的需求,以最好地服务于认知,这仍然是一个有待解决的问题。本文采用一种基于特征模式的方法来识别脑功能网络中的层次模块,并量化网络分离与整合之间的功能平衡。在大量健康青年样本(n = 991)中,我们将全脑静息状态功能磁共振成像(fMRI)数据与扩散张量成像得出的结构网络的平均场模型结合起来,证明静息状态的大脑网络平均接近平衡状态。这种状态允许在分离和整合配置和高度灵活的切换之间有一个平衡的时间保持。此外,我们利用结构方程模型估计了9个任务的一般和特定领域的认知表现型,并证明网络分离、整合和它们在静息大脑中的平衡预测了不同认知表现型的个体差异。更具体地说,较强的整合能力与较强的一般认知能力有关,较强的分离培养固定智力和处理速度,个体趋向平衡支持更好的记忆。我们的研究结果对大脑支持不同功能需求和认知能力的功能原理提供了全面和深入的理解,并推进了现代网络神经科学的人类认知理论。

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脑电研究:婴儿睡眠状态间的大尺度脑模态重组为早产提供预测信息

睡眠结构承载着整个生命周期中大脑健康的重要信息。明确表达警戒状态的能力是新生儿神经健康状况的一个重要生理标志,但其机制仍不清楚。来自澳大利亚和芬兰的学者在NATURE COMMUNICATIONS发文,其证明了新生儿从安静到主动睡眠的转变特征是大规模的皮层活动和功能脑网络的重组。这种重组在早产儿中减弱,并能预测两岁时的视觉表现。研究者发现,这些经验效应与大规模脑状态的计算模型之间存在着惊人的匹配。该模型揭示了数据分析中无法检测到的基本生物物理机制。主动睡眠指在一个统一的神经活动模式下减少能量和在两个更复杂的前后脑区模式中增加能量。早产儿在这种带有新异预测信息的睡眠相关模态能量重组中表现出缺陷。

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Nucleic Acids Res. | scHumanNet:用于研究疾病基因细胞类型特异性的单细胞网络分析平台

本文介绍由哈佛医学院的Martin Hemberg和韩国延世大学生命科学与生物技术学院生物技术系的Insuk Lee共同通讯发表在Nucleic Acids Research的研究成果:单细胞生物学面临的一个主要挑战是识别细胞类型特异性基因功能,这可能会大大提高精准医学的水平。基因的差异表达分析是一种流行但不充分的研究方法,需要补充与细胞类型相关的功能。因此,作者提出了单细胞网络分析平台scHumanNet,用于解决人类不同基因功能的细胞异质性。scHumanNet是基于HumanNet参考相互作用组构建细胞类型特异性基因网络(CGN), 它在单细胞转录组数据上构建的CGN比其他方法显示出更高的细胞环境功能相关性。此外,基于跨细胞类型网络紧致性的基因信号的细胞反褶积揭示了与T细胞相关的乳腺癌预后标志物。scHumanNet还可以利用CGN的中心性对与特定细胞类型相关的基因进行优先排序,并确定CGN在疾病和健康状况之间的差异中心。作者通过揭示乳腺癌预后基因GITR的T细胞特异性功能效应,以及抑制神经元特异性自闭症谱系障碍基因的功能缺陷,证明了scHumanNet的有效性。

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PMLR|基于片段的分子深度生成模型

今天给大家介绍的是意大利比萨大学的Marco Podda等人在PMLR上发表的文章“A Deep Generative Model for Fragment-Based Molecule Generation”。在文章中,作者受基于片段的药物设计的启发,设计了一种使用分子片段的语言模型。该模型使用分子片段作为基本单位,而不是原子,从而解决了传统基于分子文本表示方法中的两个问题:产生无效分子和重复分子。为了提高产生分子的独特性,作者提出了一种基于频率的掩蔽策略,它有助于产生具有低频片段的分子。实验表明,该模型在很大程度上优于其他基于分子文本表示的模型,达到了基于图表示分子方法最先进的性能。此外,此方法生成的分子即使在没有明确监督时,仍然表现出类似于训练样本中的分子性质。

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ICCV2023 | Masked Diffusion Transformer: 增强扩散模型对上下文关系的理解

在这项工作中,我们首先观察到DPMs通常难以学习图像中物体部分之间的关联关系,导致训练过程缓慢。为了解决这个问题,提出了一种有效的掩码扩散变换器(Masked Diffusion Transformer,MDT),以提高DPMs的训练效率。MDT引入了一个蒙面潜在建模方案,专门为基于Transformer的DPMs设计,以明确增强上下文学习能力并改进图像语义之间的关联关系学习。MDT在潜在空间中进行扩散过程以节省计算成本。它对某些图像标记进行掩码,并设计了一个不对称的掩码扩散变换器(AMDT),以一种扩散生成的方式预测被掩码的标记。MDT可以从其上下文不完整的输入中重建图像的完整信息,学习图像语义之间的关联关系。

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