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，...
脑机接口（Brain-Computer Interface, BCI）作为一种新增强通信与控制技术近年来逐渐崭露头角。基于电生理特征（如脑电图，EEG）的BCI中，运动想象（Motor Imagery, MI）是一个重要分支，通过解码用户的运动意图用于临床康复、智能轮椅控制、及光标控制等领域。然而，由于EEG信号的复杂性，如低信噪比（Signal-to-Noise Ratio, SNR）、非平稳性、低空间分辨率和高时间分辨率等特点，准确解码运动意图仍具有挑战性。现有的MI基BCI解码主要使用传统机器学习和深度学习方法。传统机器学习通常分为特征提取和特征分类两个独立步骤，方法包括快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform, FFT）、通用空间模式（Common Spatial...
典型发育儿童体感皮层网络的时空动态 研究背景 触觉在我们与外界物体的交互以及手部动作的精细控制中扮演着至关重要的角色。尽管已有大量关于人类皮肤感受信息处理机制的研究，但大脑中参与此过程的脑区之间如何动态交互仍不甚明了。已有的研究在探讨皮肤感受信息流的时间动态时报告了不一致的结果。因此，本研究旨在通过磁源成像和皮层—皮层耦合动态分析探讨典型发育儿童皮肤感受加工的时空动态。 论文来源 本论文由Yanlong Song、Sadra Shahdadian等多位作者共同撰写，作者们分别隶属于Fort Worth的Neuroscience Research Center, Jane and John Justin Institute for Mind Health, Cook Children’s He...
使用柔性多通道光泵磁力计MEG系统测量人类听觉诱发场 Xin Zhang等人，来自中国科学院苏州生物医学工程技术研究所、中国科学技术大学、中国广东省佛山季华实验室和山东省济南国科医疗技术发展有限公司等，于2024年发表在《j. integr. neurosci.》上的一篇研究论文。 背景 磁脑图(Magnetoencephalography, MEG)是一种非侵入性成像技术，可以直接测量大脑中同步激活的锥体神经元产生的外部磁场。光泵磁力计(Optically Pumped Magnetometer, OPM)以其低成本、无需低温、可移动和用户友好的定制设计，展现了在基于MEG的功能性神经成像中的巨大潜力。然而传统的MEG系统由于设备体积大、复杂和重量重，限制了实验的灵活性，无法适应儿童、婴儿...
肠道微生物群与结肠内分泌细胞相互作用调节宿主代谢 研究背景 肥胖是一种21世纪的主要健康问题，是造成多种负面健康后果如糖尿病、脂肪肝疾病、心血管疾病等的重要因素。因此，探讨肥胖背后的生物机制具有重要意义。近些年的研究表明，肠道微生物群在宿主体重调控中扮演着关键角色，然而，结肠内分泌细胞（EECs，enteroendocrine cells）在宿主代谢调控中的作用还未得到深入研究。研究团队致力于揭示结肠EECs在宿主代谢调节及肥胖发生中的具体功能，试图解决这一重要科学问题。 论文出处 本研究成果发表于《Nature Metabolism》，论文的主要作者包括Shuai Tan、Jacobo L. Santolaya、Tiffany Freeney Wright等，分别来自不同科研机构如Chon...
无线可注射超声传感器用于颅内信号监测 背景介绍 颅内生理状态的直接、精确监测对于损伤的划分、预后评估以及疾病的预防具有极其重要的意义。然而，传统的有线临床设备，如经皮导线，虽然在数据采集的准确性方面表现出色，但却存在感染风险、病人活动受限以及在移除过程中可能面临的手术并发症等问题。无线植入设备提供了更大的操作自由度，却在检测范围有限、降解性能差以及在人体内缩小尺寸方面存在诸多挑战。 论文来源 本文由来自华中科技大学、南洋理工大学、新加坡科学技术研究局及武汉同济医学院等多个研究所的研究人员联合撰写，发表在《Nature》期刊2024年6月6日的第630卷上。本文的主要作者包括Hanchuan Tang, Yueying Yang, Zhen Liu, Wenlong Li, Yipeng Zh...
基于卷积神经网络（CNN）的图像分割流程用于个体化猫脊髓刺激建模 背景与研究动机 脊髓刺激（Spinal Cord Stimulation, SCS）是一种被广泛应用于慢性疼痛管理的治疗方法。近年来，它也被用于调节神经活动，旨在恢复失去的自主或感知运动功能。个性化的建模和治疗计划是确保SCS安全有效的重要方面。然而，生成所需细节和准确性水平的脊柱模型需要耗时且劳动密集的手工图像分割，由人类专家进行。因此，迫切需要自动化分割算法，以便在数据有限的情况下也能生成高质量的解剖模型。 论文来源 本文由Alessandro Fasse、Taylor Newton、Lucy Liang、Uzoma Agbor、Cecelia Rowland、Niels Kuster、Robert Gaunt、Elvir...
经股动脉支架电极阵列进行股神经血管内刺激的可行性 近年来，对外周神经的电刺激作为恢复受损神经功能的一种治疗方法逐渐受到关注。传统的电极阵列通常需要通过侵入性手术进行植入，这对患者的身体造成了较大的负担。因此，血管内支架电极阵列作为一种侵入性较小的替代方案，显示出了巨大的潜力。本文旨在研究通过血管内支架电极阵列刺激股神经的可行性，并与商用的心脏起搏导管进行性能比较。 论文背景与目的 电刺激外周神经已被用于治疗无法通过常规药物疗法恢复的神经功能障碍，例如治疗难治性癫痫和抑郁症。此外，这项技术还被用于研究治疗炎症性肠病、肌肉骨骼疾病、慢性疼痛管理以及为假肢提供感觉反馈等应用场景。然而，传统电极阵列的侵入性植入手术限制了其作为长期治疗方法的实际应用。 本文描述的研究旨在解决血管内支架电极阵列在外周神...
神经细胞生长糖胺聚糖水凝胶促进严重创伤性脑损伤后的功能恢复 创伤性脑损伤（TBI）是一种严重的神经系统疾病，其治疗的复杂性多年来困扰着医学界。创伤性脑损伤不仅会导致患者立即的神经功能丧失，还会引起长时间的组织萎缩，导致长期残疾。为了解决这一问题，研究者们一直在探索如何促进脑组织的修复与功能恢复。本次，我们将介绍《neuritogenic glycosaminoglycan hydrogels promote functional recovery after severe traumatic brain injury》这篇发表在Journal XX上的研究论文。 一、研究背景与目的 创伤性脑损伤（TBI）分为轻度、中度和重度，而严重创伤性脑损伤（sTBI）不仅引发神经细胞的快速死亡，还导致脑...
外周神经几何形状和局部解剖对磁刺激时间常数的影响 背景介绍 快速切换的磁共振成像（MRI）梯度场会在人体内产生足够强的电场，导致外周神经刺激（Peripheral Nerve Stimulation, PNS），限制成像速度和分辨率的提高。PNS阈值强度-持续时间曲线被广泛用于表征周期波形的刺激阈值，并用时间常数（Chronaxie）和基础电压（Rheobase）参数化。现行的MRI安全标准依赖单一的时间常数值来表征所有神经的反应。然而，实验结果显示外周神经的时间常数值相差一个数量级。由于观察到多样的时间常数值以及该值在MRI安全模型中的重要性，深入了解导致时间常数变异的机制变得至关重要。 论文来源 此研究成果由Natalie G. Ferris、Valerie Klein、Bastien ...