能够自主导航行走的轮腿机器人 背景介绍 城市化进程的加速让供应链物流尤其是最后一公里配送面临巨大挑战。随着交通压力增加和对更快配送服务需求的上升，尤其是室内和街道上的复杂路线给配送带来了难以解决的问题。传统的轮式机器人难以跨越复杂的障碍物，而仅靠腿式系统又无法达到所需的速度和效率。例如，ANYmal机器人虽具备一定的移动能力，但其最大行驶速度仅为平均人行速度的一半，且续航时间也有限。因此，需开发一种即能在平坦地面上高效运动又能跨越障碍物的机器人系统成为了研究的主要方向。 本文主要研究的是轮腿机器人，结合轮子和腿部的优势，使其在长距离运输中既能在中等地面上高速行驶，又能在复杂地形上保持灵活性。 论文来源 本文由Joonho Lee、Marko Bjelonic、Alexander Reske、...
闭环光遗传学神经调控实现高保真抗疲劳肌肉控制 背景介绍 骨骼肌是动物和人类几乎所有运动的生物执行器。然而，在多种神经系统条件下，中枢神经系统与神经肌肉组件之间的通信通道被切断，从而导致运动障碍如瘫痪。神经假肢(NP)可以通过人工刺激传递精确命令来替代缺失的神经输入，以恢复肌肉功能。然而，现有的功能性电刺激(FES)由于其非生理性的肌肉单位募集机制，难以准确调节肌肉力量，并表现出快速疲劳。这迫使研究人员寻找新的刺激方式，以提供可靠的长时间渐进肌肉调节。 近年来，功能性光遗传刺激(FOS)作为一种将光用于遗传修饰神经细胞的技术，展现出了按序募集运动单元的潜力，为神经假肢提供了一种新的神经调节策略。然而，刺激参数与力生成之间的关系仍不清楚，亟需研究。 论文来源 本论文由Guillermo Herr...
肝脏危险信号触发TREM2+巨噬细胞介导MS4A7依赖性炎症小体激活驱动脂肪性肝炎 背景和研究动机 近年来，随着代谢功能障碍相关脂肪肝炎（Metabolic dysfunction-associated steatohepatitis, MASH）的发病率不断增加，其病理机制一直受到广泛关注。MASH 由原非酒精性脂肪性肝炎（Nonalcoholic steatohepatitis, NASH）改名而来，是代谢脂肪性肝病的一种高级阶段，主要特点为肝脏持续损伤、炎症和纤维化。MASH 的病因主要集中在肝细胞损伤引发的免疫反应。尽管近年来有研究表明 TREM2+ NASH 相关巨噬细胞（NASH-associated macrophages, NAMS）在多种疾病状态中发挥重要作用，但其在 MA...
立体人工复眼用于三维空间的时空感知 本研究文章发表在2024年5月15日的《Science Robotics》期刊上，题为“立体人工复眼用于三维空间的时空感知（Stereoscopic Artificial Compound Eyes for Spatiotemporal Perception in Three-Dimensional Space）”，第一作者为Byungjoon Bae，指导作者为Kyusang Lee。研究团队主要来自University of Virginia的电气与计算机工程系和材料科学与工程系。 研究背景 在自然界中，节肢动物（arthropods）的复眼是非常有效的生物视觉系统，具备广阔的视野（Field of View, FOV）和高运动敏感度，而祷蛾（mant...
基于强化学习实现的现实世界人形机器人行走 背景介绍 人形机器人在多样化环境中自主操作的潜力巨大，不仅可缓解工厂里的劳动力短缺，还能帮助居家老人并开拓新行星。尽管经典控制器在某些场景下显示出色的效果，但在新环境中的推广和适应性仍是一个重大挑战。为此，本文提出了一种完全基于学习的方法用于实际世界中的人形机器人运动控制。 研究动机 经典控制方法在实现稳定和鲁棒的运动控制方面有很大进展，但其适应性和通用性受限。而基于学习的方法由于能从多样化的模拟或实际环境中学习，逐渐受到更多关注。本文旨在通过使用强化学习训练一种基于Transformer网络的控制器，实现人形机器人在复杂环境中的运动控制。 作者与出版信息 本文由Ilija Radosavovic, Tete Xiao, Bike Zhang, Tr...
用于机器人视觉的基于半球形纳米线阵列的超宽视场针孔复眼 在当代人工智能和机器人技术的迅猛发展中，视觉系统作为其中至关重要的一环，得到了广泛的关注和深入的研究。根据Zhou等人于2024年5月15日发表在《Science Robotics》上的研究论文，他们提出了一种新颖的基于生物复眼设计的人工视觉系统，该系统结合了三维打印的蜂巢结构和半球形钙钛矿纳米线光电检测阵列，从而实现了超宽视场、精准目标定位及运动跟踪功能。本文对该研究的背景、方法、结果及意义进行了全面解析。 研究背景 生物进化赋予了自然界各种视觉系统以卓越的视觉能力。例如，昆虫的复眼通过广阔的视野和快速的运动跟踪功能在自然界中取得了显著的优势。这些能力对于机器人系统具有巨大的应用潜力。然而，当前的人工复眼系统大多数依赖于可变形电子器件...
同步记录高达百万个神经元的皮层动态揭示神经元数量与维度性无界缩放 文章简介 这篇题为《同步记录高达百万个神经元的皮层动态揭示神经元数量与维度性无界缩放》的科学报告发表于《Neuron》期刊（112卷，第1694–1709页），由Jason Manley, Sihao Lu, Kevin Barber, Jeffrey Demas, Hyewon Kim, David Meyer, Francisca Martínez Traub 和 Alipasha Vaziri撰写。文章发布于2024年5月15日，是由Rockefeller University和The Kavli Neural Systems Institute联合研究的成果。这项研究深入探讨了神经元动态的维度性与神经元数量的关系，以及...
功能性超声成像在研究人体脊髓中的应用 背景介绍 脊髓是神经系统中的重要感知运动整合中心，负责监控全身各部分的运动学和姿势。由于外伤或疾病引起的脊髓信息流中断，可能导致一系列不良后果，如反射活动增强、慢性疼痛、运动或感觉功能部分或完全丧失、排便/排尿功能障碍等。尽管脊髓在感知、运动和自主功能中的重要性，关于其功能架构的研究仍然较少。目前，功能性脑成像技术（如fMRI和立体电极皮层电图）在脑科学研究中广泛应用，但在脊髓研究中应用有限。自20世纪90年代末，功能性磁共振成像（fMRI）被引入到脊髓研究领域以来，尽管有少量研究揭示了脊髓的功能组织，但成像技术上的挑战（如脊髓横截面积小、磁场不均匀性和运动伪影）限制了其进展。 功能性超声成像（Functional Ultrasound Imaging,...
背景介绍 嗜酸性氨基丁酸（GABA）是大脑中主要的抑制性神经递质，通过两种不同的模式——短暂性的（phasic）和持续性的（tonic）——调节神经元的活动性和可塑性。然而，关于GABA在神经胶质细胞中的传递机制和生理功能仍然理解有限。胶质细胞，特别是星形胶质细胞，能够通过释放神经胶质递质（如GABA、谷氨酸、D-丝氨酸和ATP）来调节突触稳态和调控行为。然而，尽管有研究表明神经胶质细胞能够合成和释放GABA以维持神经兴奋-抑制平衡等功能，但对其具体机制的理解依旧不完善。 为了进一步探讨这一问题，本研究选择了模式生物线虫（Caenorhabditis elegans），其神经系统由仅302个神经元和56个胶质细胞组成，与哺乳动物的胶质细胞在起源、发育、形态和功能上有相似之处。研究聚焦于线虫的...
糖皮质激素通过调节ZBTB16表达改变人类皮质神经发生 背景介绍 在妊娠期间，糖皮质激素（glucocorticoids, GCs）是中枢神经系统（central nervous system, CNS）发育过程中至关重要的类固醇激素。GCs能调节胎儿器官的发育，尤其是肺和大脑。然而，当GCs水平超出生理范围或时间窗口，如因合成糖皮质激素(synthetic GCs, sGCs)的治疗使用或母体内分泌及压力相关疾病导致，将会对胎儿发育产生影响。此外，母体压力和抑郁症会减少胎盘对皮质醇的代谢，合成糖皮质激素如倍他米松和地塞米松亦能容易穿过胎盘，增加胎儿的暴露水平。因此，针对高风险早产的妊娠，常从怀孕第22到33周间使用sGCs来促进胎儿肺的成熟，从而提高存活率。 临床和社会对于孕期GCs使用的...