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人类的自我运动网络

三维空间中的所有意志运动都需要多感觉整合,特别是视觉和前庭信号。人类的大脑哪个位置以及如何处理和整合自我运动信号仍然是个谜。在这里,我们应用视觉和前庭自我运动刺激,使用快速和精准的全脑神经成像,在一个相对较大的数据集(n=131)中描述和表征整个皮层和皮层下自我运动网络。我们的研究结果确定了一个核心的自我运动网络,包括扣带沟(CSv、PcM/pCi)、小脑(小脑小舌)和颞顶叶皮层,包括VPS区和缘上回的一个未命名区域。基于其大脑连接模式和解剖定位,我们认为该区域代表了猕猴7A区的人类同源脑区。全脑连接和梯度分析表明,扣带沟和小脑小舌之间的连接在自旋运动感知中起着重要作用。这可能是通过涉及更新视觉空间和前庭信息的反馈回路。PcM/pCi独特的功能连接模式暗示了它在多感觉整合中的中心作用,以感知自我参照的空间意识。所有皮层自我运动中枢都表现出与其他视觉、前庭、体感和更高阶运动区域的模块化功能连接,强调了它们在一般感觉运动整合中的相互功能。

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利用非线性解码模型从人类听觉皮层的活动中重构音乐

音乐是人类体验的核心,但音乐感知背后的精确神经动力学仍然未知。本研究分析了29名患者的独特颅内脑电图(iEEG)数据集,这些患者听了Pink Floyd的歌曲,并应用了先前在语音领域使用的刺激重建方法。本研究成功地从直接神经录音中重建了可识别的歌曲,并量化了不同因素对解码精度的影响。结合编码和解码分析,本研究发现大脑右半部分主导音乐感知,颞上回(STG)起主要作用,证明了一个新的颞上回亚区适应音乐节奏,并定义了一个对音乐元素表现出持续和开始反应的前后侧STG组织。本研究结果表明,在单个患者获得的短数据集上应用预测建模是可行的,为在脑机接口(BCI)应用程序中添加音乐元素铺平了道路。

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联合使用EEG电极和溯源空间特征实现精神分裂症的机器学习诊断

传统的精神分裂症(SZ)诊断往往采用问卷调查的方式进行,医生会依据一定的标准(如DSM-5)询问患者一系列问题,以此来判定患者是否符合SZ的标准。但是这种传统的诊断方式往往具有一定的主观性,如患者可能会隐藏或可以回避一些问题,使得诊断出现一定的偏差。因此,研究者一直致力于寻找客观、定量的方法来实现SZ的分类和诊断。研究者采用EEG/ERP技术发现,SZ患者在某些任务中的ERP成分、功能连接或某些频段的振荡活动等都会出现异常。一些研究者尝试把上述EEG的标志物与机器学习结合起来,实现SZ的诊断和分类。比如说,有研究者利用Oddball任务诱发的ERP成分的幅值作为特征值,实现了SZ高达79%的诊断正确率。但是,上述这些研究都是利用电极水平(sensor-level)的特征来进行分类,而利用溯源水平(source-level)特征来对SZ进行机器学习诊断的研究似乎还很少。本次,笔者在这里分享一篇题目为《Machine-learning-based diagnosis of schizophrenia using combined sensor-level and source-level EEG features》的研究论文,该论文发表于Schizophrenia Research杂志,其联合使用EEG电极和溯源空间特征实现精神分裂症的机器学习诊断。 材料与方法 1.被试。从医院募集34个SZ患者和34个健康人,被试的临床资料如表1所示。

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NeuroImage:步行动作观察和运动想象中EEG相位依赖性调制

神经影像研究主要研究运动的动作观察(AO)和运动想象(MI)期间的皮质活动在哪里被激活,以及它们是否与动作执行时激活的区域相匹配。然而,目前还不清楚大脑皮层活动是如何被调节的,尤其是活动是否取决于观察或想象的运动相位。本研究使用脑电图(EEG)研究了AO和AO+MI步行过程中与步态相关的皮层活动,受试者分别在想象和不想象的情况下观察步行。脑电源和频谱分析表明,感觉运动皮质的α、β功率降低,功率调制依赖于步行时的相位。AO+MI时的相位依赖性调制,与以往步行研究报道的实际步行时的相位依赖性调制相似。这些结果表明,在步行过程中,AO+MI的联合作用可以诱导部分感觉运动皮质的相位依赖性激活,即使不伴随任何实际运动。这些发现将扩大对步行和认知运动过程的神经机制的理解,并为神经性步态功能障碍患者的康复提供临床上有益的信息。

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Current Biology:手语和口语共享部分概念表征

概念知识是人类认知的基础。然而,它在多大程度上受到语言的影响还不清楚。对语义处理的研究表明,相同的概念以不同的方式呈现(例如,口语单词和图片或文本)会引发相似的神经模式。这表明概念表征是独立于模态的。然而,另一种可能性是,相似性反映了对常见口语表征的检索。事实上,在听口语使用者说话时,文本和口语是相互依存的,而图像是通过视觉和语言的途径来编码的。一项针对语义认知的平行研究表明,双语者在不同的语言中对相同的单词的感知是激活相似的模式的。这表明概念表征是独立于语言的。然而,这只在使用口语的双语者中测试过。如果不同的语言可能唤起不同的概念表示,那么在结构上有很大差异的语言应该是神经分离最明显的。父母使用手语的听人在手语和口语上都是双语的(就是我们常说的平衡双语者),且这两种语言以不同的方式传达(口语是听觉通道,而手语是视觉通道,他们经历的早期过程是不同的,在语言通达上可能也存在一些差异,但目前大部分研究仍旧停留在早期阶段)。

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eLIFE:脑电结合眼动研究:自闭症儿童社交脑网络的早期改变

社交障碍是自闭症谱系障碍(ASD,Autism Spectrum Disorders)的标志,但是在ASD研究中缺乏针对社交性刺激引起早期社交脑网络改变的证据。我们记录了ASD学步儿童及其正常发育(TD, typically developing)的同伴在探索动态社交场景时的注视方式和大脑活动。基于电信号溯源的定向功能连接分析,揭示了theta和alpha频率的特定频率非典型脑网络。结果发现,与自闭症相关的社交网络的关键节点信息在传输和连接方式均发生了变化。对ASD脑与行为关系的分析表明,来自背顶额叶,颞下叶和岛状皮层区域的补偿机制与较少的非典型注视模式和较低的临床障碍有关。本结果提供了有力的证据表明:社交脑网络的定向功能连接改变是ASD大脑早期非典型发育的核心组成部分。

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