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    发育中的大脑结构和功能连接体指纹

    在成熟的大脑中,大脑连接的结构和功能指纹可以用来识别个体的独特性。然而,使某一特定大脑区别于其他大脑的特征是否在出生时就已经存在仍不得而知。本研究利用发育中的人类连接组计划(Human Connectome Project, dHCP)的神经影像数据,对早产儿围产期进行两次扫描,以评估发育中的脑指纹。我们发现,62%的参与者可以通过后来的结构连接组与从较早时间点获得的初始连接矩阵的一致性来识别。相反,同一被试在不同时间点的功能连接体之间的相似性较低。只有10%的参与者在功能连接体中表现出更大的自相似性。这些结果表明,结构连接在生命早期更稳定,可以代表个体的潜在连接组指纹:当新生儿必须快速获得新技能以适应新环境时,一个相对稳定的结构连接组似乎支持功能连接组的变化。

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    额叶-小脑连接介导认知加工速度

    加工速度是理解认知的重要概念。本研究旨在控制任务特异性,以了解认知加工速度背后的神经机制。对40名被试执行两种方式(听觉和视觉)和两种水平的任务规则(相容和不相容)的注意任务。block设计的功能磁共振成像在任务过程中捕捉到了BOLD信号。参考公开的用于处理速度的任务激活图,定义了13个感兴趣区域。认知速度是从任务反应时间得出的,这产生了六组连接性测量。混合效应LASSO回归显示,有六条重要路径提示了小脑-额叶网络预测认知速度。其中,3例为长程(2例额叶-小脑,1例小脑-额叶),3例短程(额叶-额叶、小脑-小脑和小脑-丘脑)。长距离的连接可能与认知控制有关,而短距离的连接可能与基于规则的刺激-反应过程有关。揭示的神经网络表明,按照任务规则执行操作,自动性与自上而下努力控制注意力相互作用,解释了认知速度。 1 简述 本研究旨在通过使用一系列简单的视觉和听觉通道的刺激-反应(S-R)映射任务来解决可能的任务相关偏差。这个多任务设计目的是解决上面提到的特定于形态和功能偏向的。箭头任务最初是一种视觉S-R兼容性任务,为了更好地控制所需的感觉运动处理时间,回答涉及到关于所看到或听到的内容的简单反应,箭头任务后来被改编成视觉和听觉形式(图1)。为了减少任务转换效应和交叉试验的不确定性,我们采用了分组设计,而不是与事件相关的设计。此外,我们的目标是解决以前的研究中的方法论缺陷,这些研究利用皮尔逊的相关性和心理生理学相互作用(PPI)来建立基于连接性的模型来预测加工速度。在这项研究中,我们建立了六个连通性指标,包括四个基于多变量的指数,用于进行模型比较。通过将控制任务的反应时与控制感觉运动成分的实验任务的反应时进行回归,构造了一个认知速度变量。功能关联性模型的建立基于混合效应套索回归。据我们所知,本文在该领域首次采用跨通道多任务设计,并比较了6种方法对区域间交互作用辅助处理速度的建模结果。 2 方法 2.1 被试 从当地社区招募了40名年龄在18-28岁的健康年轻人参与研究。他们都有高中或以上学历。最终样本包括35名参与者(21.5±2.1岁,14名女性),其中5名参与者被排除在分析之外。 2.2 处理速度任务 箭头任务被用来测量加工速度。它包括一个双选择S-R映射任务,具有相容(COM)、不相容(INC)和简单RT控制条件(NEU)(图1)。在COM中,参与者在出现向上箭头时按下“向上”按钮,在出现向下箭头时按下“向下”按钮(图1)。在INC中,参与者按下“向上”键表示向下箭头,按“向下”键表示向上箭头。实验涉及参与者在观看一条没有箭头的垂直线时按下任何按钮。因为在这些条件下出现的刺激是视觉图像,所以它们被称为COMVIS、INC-VIS和NEU-VIS。相同条件的听觉版本是COM-AUD、INC-AUD和NEU-AUD,向上箭头、向下箭头和垂直线分别被高音、低音和中音代替。

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    HBM:冒险倾向调节冲动性对大脑功能连接的影响

    冲动性和感觉寻求被认为是冒险性行为中最重要的人格特质,人格特质和脑功能连接之间联系是否取决于个体的冒险倾向呢?本研究利用DOSPERT-30问卷和机动车模拟驾驶来测量冒险倾向,将被试分为有、无冒险倾向两组,利用EEG测量结果分析在有无冒险倾向两组之间7个主要的脑功能连接网络之间的关系与冲动性和感觉寻求人格之间的联系是否在存在差异。在冒险倾向组中,缺乏预先计划时腹侧注意和边缘网络之间的耦合增强;同时,情感追求增强额顶叶神经网络和默认模式网络(DMNs)之间的耦合。最终,缺少持久性对边缘网络的前颞节点(anteriortemporal nodes)的耦合有积极作用,但是对某些额顶叶神经网络和DMNs之间的额极耦合有消极作用。总之,冒险性倾向对冲动性人格相关的脑功能活动有调节作用,使得脑神经网络处于更倾向即刻、自动、或者不适当的反应的状态。

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    同态签名的妙用:云数据完整性审计技术(一)

    随着数据规模增长,越来越多的用户选择将他们的文件外包存储在第三方的云服务器上。然而,数据的外包会带来一系列的安全问题,例如云服务器的硬件故障、黑客入侵篡改等会导致用户数据的损坏。更严重的是,云服务器为了保护自己的声誉可能掩盖数据受损的事实,甚至会伪造用户的数据。云数据完整性审计技术是一种关键的数据安全技术,用来解决上述的问题。本系列文章聚焦在云数据完整性审计技术,分别介绍1)云数据完整性审计技术的背景及密码学技术;2)保证低熵值安全的,并且实现文件和认证器去重功能的云数据完整性审计方案。3)基于关键词且实现敏感信息隐藏的云数据完整性审计方案。本文作为第一篇,将从相关背景、密码学知识、协议流程以及研究现状进行介绍,使得读者对云数据完整性审计技术有一个入门级的基本了解。

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    Cerebral Cortex:大尺度结构协变网络预测中老年成人的脑年龄

    一、背景   老化是一个复杂而且动态的过程,伴随着不断累积的年龄效应,影响了人类的多个器官。这些器官的衰退引起了多种行为和临床的表现,比如心血管疾病,认知衰退等。虽然这些临床症状在老年时期才会显现,但是相应的变化在老年之前的很多年前就会开始发挥作用。越来越多的研究者开始寻找能够提前预示着老化的一些生物标记物,来防范于未然。   老化的一个显著的变化是大脑组织的改变,这些改变已用MRI研究发现。此前,很多研究已经发现从大脑灰质体积,白质完整性,皮层厚度等很多方面发与于老化有关系。并且,这些正常的衰老变化在神经精神疾病和神经退行性疾病中会发生改变。进而提出了大脑加速化衰老的概念,并且假设这种衰老化的快慢能够用来区分正常人和患者。借助机器学习,研究人员不仅发现人脑的灰质体积和白质完整性能够预测人的生物学年龄,并且发现阿尔兹海默症,轻度认知障碍,精神分裂症等患者存在脑加速衰老的表现。    近年来的研究发现,大脑不同区域之间共同作用形成了不同的大脑子网络。其中,结构协变网络就是其中一种研究大脑大尺度协作关系的研究手段。很多研究指出结构协变网络能够反映跨脑区的遗传发育和同步成熟。在此基础之上,很多研究也发现利用结构协变网络研究神经退行性疾病和神经精神病网络级上异常的可能性。近期,发表在《Cerebral Cortex》杂志上的一篇研究论文结合结构协变网络和机器学习来构建模型预测脑年龄,并且该模型能够检测出相关疾病的脑加速化衰老现象。 二、材料方法 1.被试   研究包含了中老年精神疾病和神经退行性疾病患者,年龄范围在50-90岁。正常对照的总人数是909人,年龄范围在50-89岁,用来构建模型预测脑年龄。 2.数据采集   采集了所有被试的T1加权图像,并且计算了每个被试的灰质体积图。 3.分析流程   图1表示了文章的具体分析流程。首先计算完每个被试的灰质体积图。将所有的被试串联在一起,用ICA的方法划分团块。这里由于ICA需要事先确定主成分个数,所以设定一个区间。在训练集内,用空间回归的方法计算每个网络整合系数(beta系数)。这些网络的整合系数被进一步当成特征来预测大脑的年龄。在确定了最优的成分数之后,训练集得到的ICA的成分图被当作先验模板来计算测试集和临床疾病数据的网络整合系数。然后,将测试集和临床疾病数据的网络整合系数送入训练好的模型进行预测。

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