通过EMG驱动的机器人手训练揭示慢性中风患者跨半球平衡恢复的神经机制：来自动态因果建模的见解 中风是一种常见的致残原因，其中大部分中风幸存者会患上上肢瘫痪。上肢功能受损的后果可持续六个月以上，只有少数中风幸存者 (少于12%) 能完全康复。为了恢复这些患者的日常生活能力，提高他们的生活质量，研究人员一直致力于开发中风后运动康复方案。 近年来，使用机器人辅助装置进行上肢康复的研究引起了广泛关注。机器人康复提供了一种一致、密集且互动的训练体验，能够吸引患者积极参与。综合分析显示，接受机器人辅助训练的个体在上肢的Fugl-Meyer 评估 (FMA-UE) 分数以及上肢的功能活动方面都有显著改善。然而，针对腕部和手部功能的机器人在运动控制和日常生活活动的改善方面效果有限。随着意图驱动机器人的引入，...
脑机接口（Brain-Computer Interface, BCI）技术近年来发展迅速，被认为是一种无需通过外周神经和肌肉，仅通过大脑直接控制外部设备的前沿技术。特别是在运动想象（Motor Imagery, MI）脑电图（Electroencephalography, EEG）应用中，BCI 技术展现了巨大的潜力。通过分析MI-EEG信号，可以帮助患有物理障碍或神经肌肉退化的病人提高生活质量。然而，由于个体之间的差异以及大脑活动的稳定性、低信噪比（Signal-to-Noise Ratio, SNR）等因素，如何从复杂的EEG信号中提取有效特征以提高MI-EEG分类系统的准确性，仍然是一个巨大的挑战。 在MI-EEG分类中，特征提取与表示是决定分类性能的关键。当前广泛使用的特征提取方法，...
应用磁脑电图（MEG）分析全脑振荡微状态模式在寿命跨度中的变化：剑桥衰老与神经科学中心队列研究 研究背景 随着人口老龄化问题的日益严重，了解老化过程中的神经生理变化变得愈加关键。衰老的大脑是许多神经退行性疾病的主要风险因素，然而，整个大脑的振荡活动如何影响健康衰老尚不完全清楚。在细胞水平上，神经元的生物电化学特性使得它们能够产生电磁场，检测这些场的变化可以作为潜在的组织病理学生物标志物。五种典型的振荡脑信号（delta、theta、alpha、beta和gamma波）已被广泛研究，但它们在衰老中的具体作用仍有待深入探讨。研究者们提出，监测这些振荡信号的规律性和可预测性可以帮助识别认知衰退的潜在进程。特别地，alpha波的变化在衰老过程中表现出显著特征，如alpha波的减慢、alpha功率减少...
ALS的皮层神经生理特征解析及其生物标志物潜力研究 背景 Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) 亦称肌萎缩侧索硬化症，是一种成人发病的神经退行性疾病，其特征是逐渐失去大脑、脊髓和周围运动系统的完整性。尽管临床和基因研究已揭示与额颞叶痴呆存在重叠，且识别出多种上游生物路径，但目前尚无高效的药物疗法来减缓疾病进程，现行试验依赖的生存期延长等结果并不敏感。亟需能够更贴合个体疾病活动的生物标志物，以便更快速地测试药物效果。 来源 该研究由Michael Trubshaw、Chetan Gohil、Katie Yoganathan等人撰写，他们均来自英国牛津大学。论文发表于2024年5月13日，刊登在Brain Communications期刊上。 研究方法及工作流程...
视角形状和注意力效应的神经表征：来自fMRI和MEG的证据 引言 我们总是从特定的视角感知物体。在很多情况下，物体的观察者依赖的形态，即视角形状，与其客观形状，即现实世界中的物理形状不同。例如以45度角旋转的硬币其视角形态为椭圆形或橄榄形，而其客观形态是圆形。 灵长类动物即使在不同视角、位置甚至大小的条件下，也能可靠地识别物体。大量研究表明，在变换了视角、位置甚至大小的条件下，灵长类依旧能维持强大的客观形状神经表示。然而，视角形状的神经表示受到的关注远不及客观形状。 传统对于视角形状是否存在的观点存在争议。有人认为视角形状是直接可见的；而另一些人认为它们是通过想象构造出来的。有关视角形状的理解广度依然存在分歧。有些人主张视角形状的感知涉及认知参与和深层次的解释，而另一些人则否认其在高层认知处...
研究背景 神经振荡是大脑功能的基本组成部分，能够协调神经集合内及其间的电生理活动，这对于认知和行为的实现至关重要。在儿童的成长过程中，这些神经过程的发展不仅是一个重要的神经科学问题，还可以揭示神经病理和精神障碍的潜在机制。然而，测量神经振荡的发展轨迹受到设备限制的影响。 论文来源 这篇论文由Lukas Rier、Natalie Rhodes、Daisie O Pakenham等人撰写，作者分别来自Nottingham大学、Toronto的Sick Kids Hospital等机构。论文发表于2024年6月4日在《eLife》期刊，题为“Tracking the neurodevelopmental trajectory of beta band oscillations with optic...
Somatosensory Evoked Spikes in Normal Adults Detected by Magnetoencephalography 科研背景与研究动机 自1949年以来，临床神经生理学研究发现高电压皮层体感诱发电位（somatosensory evoked potentials, SEPs）可以在反射性癫痫患者中检测到，这类患者癫痫发作是由体感刺激触发的（Forster等，1949；Green，1971）。1971年，contralateral parietal spikes（对侧顶部电位尖峰）首次在一名患有行为障碍的儿童中被发现，并被命名为“体感诱发尖峰（somatosensory evoked spikes, SESs）”（De Marco，1971）。这种现...
听觉记忆识别与预测编码的大脑时空层次结构 背景介绍 本研究旨在探索人类脑在识别之前记忆的音乐序列及其系统性变化时的层次性脑机制。虽然有关视空模式的神经处理已经进行了广泛研究，但对意识识别听觉序列及其关联的预测误差的理解依然不足。听觉系统从随时间发展形成的模式和序列中提取信息，为理解大脑的时间层次提供了独特的机会。相关研究推测大脑通过预测编码理论（Predictive Coding Theory，PCT）不断更新内部模型来预测外界信息和刺激。 研究来源 本文作者包括L. Bonetti, G. Fernández-Rubio, F. Carlomagno, M. Dietz, D. Pantazis, P. Vuust和M. L. Kringelbach，分别来自奥胡斯大学、牛津大学、波洛尼亚...
背景和研究问题 工作记忆和运动后大脑反应（Post-task responses，PTRs）在神经科学中一直是研究的热点。以往的研究表明，运动后的β反弹（Post-movement beta rebound，PMBR）是大脑皮层中可靠而稳定的现象，可以通过磁脑电图（Magnetoencephalography，MEG）来研究和测量。而近期的研究进一步发现，PTRs不仅限于运动后β反弹，而是在各种频段（如θ、α和β频段）和大脑区域中普遍存在。然而，目前尚不清楚这些工作记忆后PTRs是否由类似于PMBR的瞬态高幅度活动爆发（Spectral bursts）驱动。本文的主要目的是通过对工作记忆和视觉运动任务数据集的比较，探讨这两类任务后PTR的驱动机制是否相似。 论文来源与作者信息 这篇研究论文由...
用于脑磁图传感器阵列的四通道光泵磁力计 研究背景 光抽运磁力仪（Optically Pumped Magnetometer，简称OPM）在自旋交换弛豫自由（SERF）状态下是极为灵敏的磁场传感器，灵敏度能低至0.16 ft/√Hz和0.54 ft/√Hz。OPM基于自旋极化原子与磁场的相互作用，通过光抽运将泵光束的角动量转移到原子（典型情况下是碱金属蒸气），使其自旋极化。自旋极化通过拉莫尔进动与磁场相互作用，通过光学探测自旋极化在探测束传播方向上的投影，可以确定外部磁场。在高原子密度及近零磁场的SERF状态下，由于自旋交换碰撞引起的极化弛豫被强烈抑制，OPM的灵敏度可以显著提升。 近年来，OPM在生物磁学中的应用逐渐受到关注，特别是对人类大脑磁场的测量（脑磁图，Magnetoencephal...