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Science:人类睡眠中的神经电生理,血液动力学和脑脊液振荡的耦合

睡眠对于认知和维持健康的大脑功能至关重要。神经活动中的慢波有助于记忆巩固,而脑脊液(CSF)有助于清除大脑中的代谢废物。这两个过程是否相关尚不清楚。波士顿大学生物医学工程系的Fultz等人对此进行了研究,结果发表在Science杂志。我们使用累加的神经影像技术来测量人脑的生理和神经动力学。发现非快速眼动睡眠期间出现的振荡电生理,血液动力学和 CSF 动态的连贯模式。神经慢波之后是血液动力学振荡,而血液动力学振荡又与 CSF 流量相关。这些结果表明,沉睡的大脑在宏观范围内表现出 CSF 流动波,并且这些 CSF 动态与神经和血液动力学节律相互关联。

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Analytical Chemistry | 深度学习实现高分辨率LC-MS数据中的精确峰检测

液相色谱与质谱联用(LC-MS)是代谢组学中最受欢迎的分析平台之一。尽管基于LC-MS的代谢组学应用程序种类繁多以及分析硬件的发展,但是LC-MS数据的处理仍然遇到一些问题。最关键的瓶颈之一是原始数据处理,LC-MS原始数据通常由成千上万的原始MS质谱图组成;每个光谱都有其自己的序列号,并且该数目随保留时间(RT)的增加而增加。这些数据通常包含数千个信号,使得手动数据处理几乎变得不可能。当前用于自动LC-MS数据处理的流程通常包括以下步骤:(1)检测感兴趣区域(ROI);(2)检测色谱峰,然后对其进行积分;(3)所有样品的峰匹配(分组);(4)通过注释相应的加合物和碎片离子将属于同一代谢物的峰聚类为一组。

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​以边为中心的时变功能脑网络及其在自闭症中的应用

大脑区域之间的相互作用随着时间的推移而变化,这可以用时变功能连接(tvFC)来描述。估计tvFC的常用方法使用滑动窗口,并提供有限的时间分辨率。另一种替代方法是使用最近提出的边中心方法,这种方法可以跟踪成对大脑区域之间共同波动模式的每时每刻变化。在这里,我们首先研究了边时间序列的动态特征,并将其与滑动窗口tvFC (sw-tvFC)中的动态特征进行了比较。然后,我们使用边时间序列来比较自闭症谱系障碍(ASD)受试者和健康对照组(CN)。我们的结果表明,相对于sw-tvFC,边时间序列捕获了快速和突发的网络水平波动,这些波动在观看电影期间同步。研究的第二部分的结果表明,在CN和ASD中,大脑区域集体共同波动的峰值振幅的大小(估计为边时间序列的平方根(RSS)是相似的。然而,相对于CN, ASD中RSS信号的波谷到波谷持续时间更长。此外,高振幅共波动的边比较表明,网络内边在CN中表现出更大的幅度波动。我们的研究结果表明,由边时间序列捕获的高振幅共波动提供了有关脑功能动力学中断的细节,这可能被用于开发新的精神障碍生物标志物。

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Science:神经元活动的高时空分辨率在体直接成像

长期以来,对非侵入性神经成像方法的需求一直存在,这种方法可以在高时间和高空间分辨率下检测神经元活动。我们提出了一种二维快速线扫描方法,能够以毫秒精度直接成像神经元活动,同时保留磁共振成像(MRI)的高空间分辨率。在电须垫刺激期间,这种方法通过9.4特斯拉的活体小鼠大脑成像得到了证明。体内峰值记录和光遗传学证实了所观察到的MRI信号与神经活动的高度相关性。它还捕获了沿着丘脑皮层通路的神经元活动的顺序和层状特异性传播。这种对神经元活动的高分辨率、直接成像将通过提供对大脑功能组织(包括神经网络的时空动力学)的更深入理解,为脑科学开辟新的途径。

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NeuXus开源工具:用于实时去除EEG-fMRI中的伪迹

摘要:同时获取脑电图和功能磁共振成像(EEG-fMRI)允许以高时间和空间分辨率对大脑的电生理和血流动力学进行互补研究。其中一个具有巨大潜力的应用是基于实时分析脑电图和功能磁共振成像信号进行目标脑活动的神经反馈训练。这依赖于实时减少严重伪迹对脑电图信号的影响,主要是梯度和脉冲伪迹。已经提出了一些方法来实现这个目的,但它们要么速度慢、依赖特定硬件、未公开或是专有软件。在这里,我们介绍了一种完全开源且公开可用的工具,用于同时进行脑电图和功能磁共振成像记录中的实时脑电图伪迹去除,它速度快且适用于任何硬件。我们的工具集成在Python工具包NeuXus中。我们在三个不同数据集上对NeuXus进行了基准测试,评估了伪迹功率减少和静息状态下背景信号保留、闭眼时α波带功率反应以及运动想象事件相关去同步化的能力。我们通过报告执行时间低于250毫秒证明了NeuXus的实时能力。总之,我们提供并验证了第一个完全开源且与硬件无关的解决方案,用于实时去除同时进行的脑电图和功能磁共振成像研究中的伪迹。

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