螃蟹幽门节律对温度和细胞外高钾的双重扰动的适应性与鲁棒性研究 学术背景 在自然界中，动物常常同时面临多种环境扰动，这些扰动可能包括温度变化、pH值波动、盐度变化以及细胞外钾离子浓度的变化等。对于海洋生物如螃蟹（Cancer borealis）而言，这些扰动尤为常见。螃蟹的幽门节律（pyloric rhythm）是由其胃神经节（stomatogastric ganglion, STG）控制的一种节律性运动模式，用于驱动胃部肌肉的收缩。这种节律性运动对螃蟹的生存至关重要，因此研究其在多种扰动下的适应性具有重要的科学意义。 此前的研究已经表明，幽门节律对单一的环境扰动（如温度或细胞外高钾）具有一定的适应能力。然而，鲜有研究探讨这些扰动同时发生时，幽门节律的适应机制如何相互作用。为此，Margare...

脊髓损伤后瘫痪肌肉的运动神经元放电特性研究 学术背景介绍 脊髓损伤（Spinal Cord Injury, SCI）是一种严重的神经损伤，通常会导致损伤平面以下的运动和感觉功能丧失。尽管临床上诊断为完全性脊髓损伤的患者被认为无法自主控制损伤平面以下的肌肉，但过去的研究表明，部分患者在损伤平面以下仍保留了一些功能性的运动神经元，这些神经元可能通过剩余的神经通路受到控制。然而，关于这些残存运动神经元在脊髓损伤后的行为特性及其如何适应损伤的研究仍然不足。 了解这些残存运动神经元的特性对于开发基于神经接口的辅助设备具有重要意义。例如，通过解码这些运动神经元的信号，可以开发出帮助瘫痪患者恢复部分运动能力的脑机接口（Brain-Computer Interface, BCI）系统。然而，当前的研究主要集...

重复社交压力对雄性大鼠后内侧杏仁核神经元活动的影响 背景介绍 社交压力在社会行为和心理健康中扮演着重要角色。长期的社交压力不仅会导致个体行为的变化，还与多种精神疾病（如焦虑症和抑郁症）的发生密切相关。内侧杏仁核（medial amygdala, MeA）作为大脑中处理社交信息的关键区域，参与调控多种社交行为，包括攻击性、领地行为、交配和母性行为等。然而，关于社交压力如何影响MeA神经元活动的具体机制，目前仍缺乏深入的研究。 此前的研究表明，MeA在社交行为中发挥重要作用，但其对社交压力的响应机制尚不明确。特别是，后内侧杏仁核（posterior medial amygdala, MeAP）及其亚核（如后背侧亚核MeAPd）在社交参与中具有显著作用，且MeAP与多个具有社交功能的大脑区域（如后...

卒中后吞咽困难的经颅直流电刺激迷走神经治疗研究 学术背景 卒中（stroke）是全球第二大死亡原因，幸存者常面临多种并发症，其中吞咽困难（dysphagia）尤为常见，发病率在27%至64%之间。吞咽困难可导致肺炎和营养不良等严重问题，影响患者预后，甚至在严重情况下导致死亡。传统的吞咽功能康复方法，如间接基础训练、直接进食治疗、针灸和电刺激等，效果有限。随着神经调控技术的发展，非侵入性脑刺激（non-invasive brain stimulation, NIBS）和迷走神经刺激（vagus nerve stimulation, VNS）逐渐应用于卒中患者的康复治疗。经颅直流电刺激（transcranial direct current stimulation, tDCS）是NIBS的一种，...

学术背景 视觉系统是动物感知外界环境的重要系统，其发育和功能的研究对于理解哺乳动物的感知机制具有重要意义。然而，传统的研究多依赖于夜行性或黄昏活动的实验室啮齿动物，如小鼠、大鼠和仓鼠。这些动物的视觉系统相对简单，且与人类的视觉系统存在显著差异。为了拓宽研究范围，找到更接近人类视觉系统的动物模型，研究人员将目光投向了智利八齿鼠（Octodon degus）。这种动物具有昼行性、早熟性，并且其视网膜富含视锥细胞，视觉系统的发育较为完善。因此，智利八齿鼠可能成为研究视觉系统发育和功能的理想模型。 本研究的主要目标是探索智利八齿鼠上丘（Superior Colliculus, SC）视觉神经元的感觉野（Receptive Field, RF）特性，并与传统夜行性啮齿动物进行比较，以揭示其视觉系统的独...

不确定性和时间压力下的运动决策研究 学术背景 在日常生活中，动物和人类经常需要在多个可能的行动选项中选择一个最合适的动作。然而，面对目标的不确定性和时间压力时，如何规划和执行这些动作仍然是一个未完全解决的神经科学问题。传统的观点认为，大脑在面对目标不确定性时，会通过竞争或综合多个部分准备好的运动计划来选择最终的动作。然而，另一种观点则认为，大脑只会为每个时刻选择并优化一个单一的运动计划，而所有的决策都在运动规划之前完成。 为了区分这两种假设，Samuele Contemori和Timothy J. Carroll在论文中设计了一项实验，研究在目标不确定性条件下，人们如何规划和执行动作。特别是在时间压力下，人们是否会“平均”多个潜在动作的运动动力学（motor averaging），还是选择单...

压电定位平台的滞回非线性系统自适应量化控制研究 背景介绍 在现代高精度定位系统中，智能材料（如压电陶瓷）因其优异的性能被广泛应用于微纳制造、软机器人等领域。然而，这些材料固有的滞回非线性（Hysteresis Nonlinearity）特性使得系统的输入与输出呈现复杂的循环关系，导致定位不准确，甚至可能引发系统不稳定。因此，如何有效控制滞回非线性系统成为当前研究的热点问题。此外，实际应用中还存在不规则约束（Irregular Constraints）的问题，即系统在某些时刻受到约束，而在其他时刻则不受约束。传统的控制方法通常仅适用于全程约束或无约束的情况，无法有效处理这种间歇性约束。为此，Heyu Hu等研究者提出了一种自适应量化控制方案，旨在解决滞回非线性系统在存在不规则约束情况下的跟踪控...

建筑工人穿戴膝关节外骨骼辅助平衡与工作任务评估 背景介绍 建筑工人在危险的工作环境中面临着严重的安全和健康风险，尤其是在高处施工时，长时间的站立和跪姿可能会导致膝关节损伤、肌肉骨骼疾病以及视觉干扰等因素影响工人的平衡能力。为了防止跌倒和其他工伤事故，研究人员开始关注如何通过技术手段提升建筑工人在这些高风险环境中的平衡能力。膝关节外骨骼（knee exoskeleton）作为一种可穿戴设备，被认为是一种有潜力的干预措施，可以减少膝关节的负荷，帮助工人在各种工作姿势中保持平衡。 本研究的核心在于探讨下肢关节，特别是膝关节，在站立和跪姿中对神经平衡控制策略的影响。同时，研究还评估了高处环境和膝关节外骨骼对建筑工人姿势平衡及焊接任务表现的影响。通过虚拟现实（VR）和混合现实（MR）技术，研究人员模拟...

自动化策略在解剖病理学组织分析中的应用：基准标记整合与多表面组织比较 背景介绍 在解剖病理学实验室中，许多流程仍依赖于手动操作，尤其是在石蜡包埋组织块（Paraffin-Embedded Tissue Blocks, PETBs）的制备和处理过程中。手动操作不仅可能导致样本处理不一致，还可能引发样本错误识别或丢失，进而影响诊断的准确性和效率。为了应对这一问题，自动化技术被引入以提升实验室的效率、减少人为错误，并确保样本处理的一致性。 然而，现有的自动化解决方案仍面临诸多挑战，尤其是在组织样本的追踪和特定区域的识别方面。例如，在处理过程中，石蜡包埋组织块中的特定区域可能需要在后续实验室分析中进一步研究（如肿瘤治疗中的分子分型），但缺乏可靠的参考点使得这一过程复杂且容易出错。因此，研究团队提出了...

基于高流视频的自监督生产异常检测与进度预测 背景介绍 在现代化的制造业中，实时生产监控、进度预测和异常检测是确保生产质量和效率的关键。然而，传统的基于视觉的异常检测方法在处理生产过程中的背景噪声方面存在显著不足，且往往忽略了生产阶段的异质性。许多制造环境，如飞机生产，涉及人机协作或高精度手动装配任务，这些操作通常难以通过嵌入式数字传感器进行监控，而实时操作视频却易于获取。虽然视觉生产监控已在产品表面检测等应用中广泛使用，但现有算法在区分正常背景变化与生产相关异常方面仍面临挑战。 为了解决这些问题，来自清华大学工业工程系的Yifan Li等人提出了一种集成方法，将进度预测与异常检测相结合，采用自编码过程概率嵌入（Autoencoder Process Probability Embedding...