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BRAIN:路易体痴呆的波动性认知障碍:病理生理学框架

波动性认知障碍是一种复杂的致残症状,在路易体痴呆和帕金森痴呆中常见,(路易体痴呆(dementia with lewy bodies,DLB)是一种常见于中年晚期及老年的进行性神经系统变性引起的临床表现主要为波动性的认知功能障碍、帕金森综合征及视幻觉的疾病。DLB是仅次于阿尔茨海默病(Alzheimer disease,AD)的第二大变性痴呆性疾病,占人口总数的0-5%、痴呆患者总数的0-30.5%,其年发病率约为0.1%,占年新发痴呆患者总数的3.2%,最近一项基于人口15年的前瞻性研究报道法国西南地区65岁以上老年人中DLB的年发生率为112/10万人。国内DLB的临床研究报道例数很少,30余年间仅有35例临床资料比较详细的报道,DLB是值得人们加强认识和重视的疾病。)的核心诊断症状。

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深度 | CMU 邢波教授团队最新成果:利用 AI 自动生成医学影像报告

AI 科技评论消息,近日,由卡内基梅隆大学机器学习系副主任邢波教授创立的 Petuum 公司近期发表了几篇论文,介绍了如何使用机器学习自动生成医学影像报告,从而更好地辅助医生做治疗与诊断。 医学影像在临床实践中被广泛应用于诊断和治疗。专业医师阅读医学影响并撰写文字报告来描述自己的发现。对于没有经验的医生来说,撰写报告很可能会出错,对于人口众多的国家的医生来说,这样的工作又耗时又枯燥。为了解决这些问题,邢波教授的团队研究了医学影像报告的自动生成,作为人类医生更准确高效地生成报告的辅助工具。 为了应对这些挑战,

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阿尔茨海默病中的人类连接组及它与生物标记物和遗传学的关系

阿尔茨海默病(AD)损害了大脑的结构和功能网络,导致认知障碍。最近的连接组学研究结果已经将AD中结构和功能网络组织的变化与淀粉样蛋白-β和tau蛋白的积累和扩散模式联系起来,为该疾病的神经生物学机制提供了见解。此外,对基因相关的连接组变化的研究可能有助于AD的早期诊断,并促进在该疾病的早期阶段有效的个性化治疗策略的发展。在这篇文章中,我们回顾了连接组变化与淀粉样蛋白-β和tau蛋白病理之间的关系以及分子遗传学的研究。我们还强调了连接组衍生的计算模型在复制先验发现和跟踪与预测AD病理生理学生物标记物进展方面的应用。

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Biological Psychiatry:精神病学中神经成像的时空精确度

在精神疾病中观察到的异常认知、感知和行为模式被认为是由快速进化的神经过程的复杂相互作用驱动。目前神经成像技术固有的空间和时间分辨率之间的权衡阻碍了对人类体内这些动态过程的理解。最近精神病学研究的一个趋势是使用高时间分辨率成像,特别是脑磁图,通常与复杂的机器学习解码技术相结合。这方面的发展有望对认知现象的时空动力学提供新的见解,包括与精神疾病相关的领域,如奖励和回避学习、记忆和计划。本综述回顾了利用这种提高的时空精度所取得的最新进展,并特别提到了寻求推动对精神病理学的机制理解和实现临床前转化的应用。

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Nature子刊综述:脑功能网络在神经退行性疾病患者评估中作用

网络分析工具越来越多地应用于静息代谢活动(PET)或血氧依赖信号(功能MRI)的脑成像,以表征导致脑部疾病的异常神经环路。这种方法对神经退行性疾病的研究特别有价值,因为神经退行性疾病的特征是病理沿着离散的神经通路扩散。疾病特异性脑网络的识别和验证有助于定量评估通路随时间和治疗过程中的变化。网络异常通常可以在症状出现之前识别出来,甚至可以在临床前期用于跟踪疾病进展。同样,治疗可调节网络活动,因此可能在临床试验中作为疗效的标志物。最后,通过同时测量个体患者扫描图像中多个疾病网络的活动水平,可以实现早期鉴别诊断。虽然这些技术最初是为PET开发的,但在过去几年中,类似的方法也被引入了功能MRI,这是一种更容易获得的非侵入性成像模式。这一进展预计将扩大网络工具在大规模和多样化患者人群中的应用。

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基于机器学习的脑电病理学诊断

机器学习(Machine learning, ML)方法有可能实现临床脑电(Electroencephalography, EEG)分析的自动化。它们可以分为基于特征的方法(使用手工制作的特征)和端到端的方法(使用学习的特征)。以往对EEG病理解码的研究通常分析了有限数量的特征、解码器或两者兼而有之。对于I)更详细的基于特征的EEG分析,以及II)两种方法的深入比较,我们首先开发了一个全面的基于特征的框架,然后将该框架与最先进的端到端方法进行比较。为此,我们将提出的基于特征的框架和深度神经网络(包括EEG优化的时间卷积网络(temporal convolutional network, TCN))应用于病理性和非病理性EEG分类。为了进行强有力的比较,我们选择了天普大学医院(Temple University Hospital, TUH)的异常EEG语料库(2.0.0版),其中包含大约3000个EEG记录。结果表明,所提出的基于特征的解码框架可以达到与现有深度神经网络相同的精度。我们发现这两种方法的准确率都在81%到86%的范围内。此外,可视化和分析表明,这两种方法使用了相似的数据方面,例如,在颞叶电极位置处的delta和theta波段功率。我们认为,由于临床标签之间的不完全一致性,目前的二值EEG病理解码器的准确率可能达到90%左右,并且这种解码器已经在临床上有用,例如在临床EEG专家很少的领域。我们提出的基于特征的框架是开源的,从而为EEG机器学习研究提供了一个新的工具。本文发表在Neuroimage杂志。

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大脑和行为个体化模型的精神病学生物标志物识别

转化神经科学的一个主要目标是识别精神病理学的神经相关因素(“生物标志物”),可用于促进诊断、预后和治疗。这一目标已经导致了对精神病理学症状如何与大规模的大脑系统相关的大量研究。然而,这些努力还没有产生在临床实践中使用的实际生物标志物。这一令人失望的进展的一个原因可能是,许多研究设计关注的重点是增加样本量,而不是在每个个体中收集额外的数据。这一焦点限制了任何一个人的大脑和行为测量的信度和预测效度。由于生物标记物存在于个体的水平上,因此更加关注在个体中验证它们是有必要的。我们认为,从个人内部的大量数据收集中估计出来的个性化模型可以解决这些问题。我们回顾了来自两个迄今为止独立的关于(1)精神病理症状和(2)大脑网络功能磁共振成像测量的个性化模型研究的证据。最后,我们提出了跨两个领域的方法,以改进生物标志物研究。

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Trends in Neurosciences重磅综述:多尺度大脑建模的探索

解决大脑的多尺度组织,这是器官动态库的基础,仍然具有挑战性。原则上,应该可以对神经元和突触进行详细建模,然后将它们连接成大型神经元组件,以解释微观现象、大规模大脑功能和行为之间的关系。从集成测量(例如目前通过大脑活动记录获得的测量)推断神经元功能更加困难。在这篇文章中,研究者考虑了从神经元生物物理学原理产生的自下而上模型与基于网络活动的集成表示和功能原理的自上而下模型相结合的理论和策略。这些综合方法有望在虚拟大脑和神经机器人中提供有效的多尺度模拟,并为未来在医学和信息技术中的应用铺平道路。

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Nature reviews Neurology:癫痫合并神经行为障碍:基于网络的精确分类

认知和行为共病在儿童和成人癫痫中普遍存在,并对人类和经济造成巨大负担。在过去的一个世纪里,了解这些共病的病因和病程的经典方法是通过癫痫医学分类,包括其病因、病程、特征和综合征。尽管“病变模型”长期以来一直是该领域的组织范式,但对该模型的实质性挑战来自不同方面,包括神经影像学、神经病理学、神经心理学和网络科学。患者分层和表型研究的进展为癫痫的认知和行为共病提供了一种新的分类方法,这反映了其临床表现的异质性,并提出了精准医学的可能性。正如我们在本文中所讨论的,这些进展为发展修订病因学范式提供了信息,该范式包括复杂的神经生物学测量、基因组学、共病、多样性和逆境以及恢复力因素。我们描述了可改变的危险因素,可以指导癫痫的早期识别、治疗,最终预防认知和更广泛的神经行为共病,并提出了指导未来研究的路线图。本文发表Nature reviews Neurology杂志。

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全新出发,闪耀2020| 腾讯高校创新俱乐部年度评优结果出炉(文末有福利)

导语 为加强创新人才生态环境建设并积极推动国家人才教育改革,⾃2006年起,腾讯与北京大学、西安交通大学、上海交通大学、中山大学、电子科技大学、哈尔滨工业大学等20余所高校合作成立“腾讯高校创新俱乐部(简称TIC)”,俱乐部以“互联网技术和产品”为核心定位,提倡自由、开放、分享的文化氛围,通过举办各类赛事等活动,为学⽣提供学习先进技术、体验开放文化及个人实践成长的平台。 2019年腾讯高校创新俱乐部主要开展包括腾讯犀牛鸟云开发校园工坊、腾讯网络安全T-Star高校挑战赛、犀牛鸟精英研学营、腾讯WE大会校园

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BP综述:任务态fMRI如何阐明精神疾病风险的早期出现?

精神疾病是复杂的,通常在发展过程中出现在特定领域的多个非典型过程中。描述支持这些区域的神经回路的发育特征可能有助于分解复杂疾病的组成部分,并揭示与精神风险相关的功能变化。这篇综述强调了婴儿任务型功能磁共振成像(fMRI)在阐明精神疾病的发育神经生物学方面的当前和潜在作用。任务功能磁共振成像测量通过改变血氧水平依赖性信号来诱发大脑对特定刺激的反应。首先,我们回顾了从出生到生命最初几年使用任务功能磁共振成像的现有研究,并综合了关于何时、何地以及如何在婴儿大脑中执行不同的神经计算的现有证据。通过任务功能磁共振成像(task fMRI)对婴儿的感觉知觉、抽象类别知觉和统计规律检测的神经回路进行了表征,为识别和解释与精神疾病风险相关的神经回路功能变异提供了发育背景。接下来,我们将讨论一些研究,这些研究专门研究了婴儿期这些神经回路的功能变化与精神疾病风险的关系。这些研究揭示了特定神经回路何时分化成熟,环境风险因素的影响,以及任务功能磁共振成像在促进早期治疗或预防后期精神问题方面的潜在效用。最后,我们为未来的婴儿任务-功能磁共振成像研究提供了考虑,这些研究有可能促进对婴儿时期神经回路功能和随后精神疾病风险的理解。

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BACON:一种脑激活和变化的反向推断工具

在过去的几十年里,强大的基于核磁共振成像的方法已经被开发出来,这些方法产生了基于体素的大脑活动图和与不同情况相关的解剖变化。对于功能性或结构性MRI数据,正向推断试图确定哪些区域涉及到心理功能或大脑紊乱。正向推理的一个主要缺点是它缺乏特异性,因为它表明大脑区域的参与对被调查的过程/条件不是特定的。因此,需要一种不同的方法来确定特定的大脑激活或改变模式在多大程度上与心理功能或大脑病理相关。在本研究中,我们提出了一种名为BACON(贝叶斯因子建模)的新工具,用于对功能和结构神经成像数据进行反向推理。BACON实现了贝叶斯因子,并使用激活似然估计衍生图来获得关于特定心理功能或大脑病理特异性证据的后验概率分布。

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