前运动阶段的脑电图帮助脑机接口识别运动意图 背景与研究目的 脑机接口(Brain-Computer Interface, BCI)是一项通过神经信号直接翻译人类意图以控制设备的技术，具有广泛的应用前景[1]。脑机接口有可能改变日常生活、娱乐、通信、康复以及教育等多个领域。然而，现阶段基于运动意图的脑机接口存在一些挑战，特别是前运动阶段的脑电图（EEG）特征不明显且容易受注意力影响，这制约了运动BCI性能的提升。 基于上述背景，河北工业大学健康科学与生物医学工程学院、可靠性与智能化电气设备国家重点实验室和天津生物电磁技术与智能健康重点实验室的Yuxin Zhang、Mengfan Li、Haili Wang、Mingyu Zhang和Guizhi Xu（通讯作者）针对如何在前运动编码时加入准备...
单次跨频率双焦点tACS调节年轻健康人群和中风患者视觉运动网络活动的研究报告 学术背景与研究意义 在神经科学研究中，神经振荡在调控脑区内和脑区间的通讯中扮演着重要角色。长距离相位同步化为跨区域通讯提供了基础，并且在调节信息处理流以适应认知需求方面具有重要作用。例如，α频段（8-13 Hz）被发现与视觉和触觉整合任务表现的提升相关，而高α频段的同步化则可以减少反应时间（Lobier，Palva & Palva, 2018）。这种现象在视觉系统尤其明显，α（8-13 Hz）和ɣ（>40 Hz）振荡的动态耦合，即相位振幅耦合（PAC），在促进有效神经处理方面起到了关键作用（Canolty et al., 2006; van Kerkoerle et al., 2014）。为此，跨频率（alpha-...
基于高频稳态视觉诱发场的视觉脑机接口 背景介绍 脑机接口（Brain-Computer Interface, BCI）技术通过解码特定的脑活动信号，使用户能够控制机器。尽管侵入性BCI在捕获高质量脑信号方面表现出色，但其应用主要局限于临床环境。而非侵入性方法，如脑电图（Electroencephalography, EEG），则为广泛应用BCI提供了更具可行性的途径。然而，由于脑脊液和颅骨的影响，EEG信号在传播过程中会变得非常微弱，且颅骨的差异性和各向异性导电性让定位EEG信号位置变得更加困难。 磁源成像（Magnetoencephalography, MEG）是一种非侵入性成像脑活动的方法，它在捕捉精细空间信息方面优于EEG。这种优势主要源自磁通量不会像电流那样受到衰减。然而，传统MEG...
人类颈部迷走神经及其心脏上支神经纤维的特征、数量和空间分布 引言 在现代医学中，迷走神经刺激疗法（Vagus Nerve Stimulation, VNS）被广泛应用于治疗多种疾病，如癫痫、肥胖、抑郁症以及心脏疾病。尽管整体的迷走神经刺激方法已证明其有效性，但非选择性的全神经刺激常带来一系列副作用，限制了疗法的疗效，因此，深入了解迷走神经的神经解剖结构对开发更为精确的选择性刺激方法具有重要意义。 本研究旨在对人类颈部迷走神经的中段以及其心脏上支的神经纤维进行详细的特征分析，以期为优化迷走神经刺激策略提供基础数据，并减少其对患者可能带来的副作用。这一研究不仅能扩展基础解剖学知识，还可以挑战现有的关于自主神经系统和心脏神经支配的解剖学概念。 研究来源及作者介绍 本研究由Bettina Krons...
低功率无热经颅聚焦超声刺激在人类中持续减少本质性震颤发作 研究背景 本质性震颤（Essential Tremor, ET）是最常见的神经疾病之一，主要表现为双侧上肢动作性震颤，持续三年以上。对于药物治疗效果不佳的本质性震颤，往往采用神经外科治疗手段，如深部脑刺激（Deep Brain Stimulation, DBS）和消融术。然而，DBS虽然是治疗各种运动障碍的金标准，但其侵入性和空间特异性有限，使得寻找更精确、更少副作用的治疗方法迫在眉睫。 近些年，经颅超声刺激（Transcranial Ultrasound Stimulation, TUS）作为一种非侵入性脑刺激技术，通过补偿颅骨畸变，可以在毫米级精度上进行定位，从而绕过DBS相关的侵入性手术程序，并克服经颅磁刺激（Transcran...
脑皮层电刺激对动作学习的强度依赖性影响与多巴胺的关系 背景介绍 现今，非侵入性脑刺激技术如经颅直流电刺激（transcranial direct current stimulation, tDCS）在神经可塑性研究中被广泛应用，以调节认知和行为。然而，优化刺激协议以最大化其益处仍然是一大挑战。这需要我们更好地理解刺激如何调节大脑皮层功能及行为。尽管目前有越来越多的证据支持tDCS强度与脑兴奋性之间存在剂量反应关系，但其与行为之间的关系仍然知之甚少。更少的研究探索了可能驱动这种剂量反应关系的神经生化机制。在这项研究中，作者们研究了三种不同强度的tDCS（1 mA， 2 mA，4 mA）在动作序列学习中的效果，并评估了多巴胺在这一剂量反应关系中的作用。 研究来源 本文由Li-Ann Leow、J...
非侵入性迷走神经刺激在自发性蛛网膜下腔出血中的应用：一项随机安全性和可行性研究报告 自发性蛛网膜下腔出血（SAH）通常会伴随严重的闪电样头痛，患者通常描述为“有生以来最严重的头痛”。绝大多数患者（90%）在重症监护病房（ICU）期间持续存在严重的头痛，并且超过三分之一的患者在脑损伤后多年仍持续头痛，从而严重影响其生活质量。目前，对于这些患者的有效治疗或指南非常缺乏，对镇痛药物有效性的评估数据也很少。由于缺乏有效的疼痛管理方法，临床医生往往依赖阿片类药物来缓解疼痛，而阿片类药物的副作用和成瘾风险已成为美国阿片类药物滥用的主要原因之一。此外，阿片类药物可能对患者的神经状态产生不利影响，包括改变意识水平，这对于SAH患者来说尤其危险。因此，临床医生试图避免或尽量减少阿片类药物的使用，寻找多模式治疗...
在神经形态硬件上使用类脑计算原理的学习逆动力学 背景与研究动机 在现代机器人领域中，实现自主人工代理的低延迟神经形态处理系统具有巨大潜力。但目前硬件基础的可变性和低精度对其稳定和可靠性能的实现提出了严峻挑战。为了应对这些挑战，研究者们采用基于大脑启发的计算原理（computational primitives），如三元峰时间依赖可塑性（triplet spike-timing dependent plasticity）、基于基底神经节的去抑制机制以及合作竞争网络，并将这些技术应用于运动控制。 本研究通过展示一个使用混合信号神经形态处理器实现的硬件脉冲神经网络（spiking neural network，SNN）在线学习两关节机器人臂的逆运动学的示例，证明了这一方法的可行性。最终系统能够使用...
详解小规模磁振荡定位新方法及其在机器人技术中的应用 研究背景及动机 微型机器人在医学领域显示出了巨大的潜力，特别是在微创手术、靶向药物递送和体内传感等方面。近期，通过无线动力和驱动纳米至毫米规模机器人在生物环境中取得了显著进展。然而，这些微型机器人的实时定位，特别是在深层生物组织内的定位，仍然是一个亟待解决的技术难题。传统的医学成像技术，如磁共振成像（MRI）、计算机断层扫描（CT）和正电子发射断层扫描（PET），虽然在空间分辨率上具有优势，但由于刷新率低或放射性问题，不适合持续跟踪移动机器人。此外，现有的静态磁性定位方法，在某些场景中最高可以实现五自由度（DOF）的定位，但由于磁轴周围的旋转对称性而无法实现完整的六自由度定位。因此，开发一种能够在深层生物组织内实现微米级精度、六自由度的实时...
研究背景 胃肠疾病在全球范围内表现出广泛而复杂的症状，如腹泻、胃肠道出血、吸收不良、营养不良，甚至神经功能障碍等。这些疾病因为其显著的地区、年龄和性别差异，构成了现代社会重大健康挑战和社会经济负担，尤其是胃肠道癌症，占全球癌症发病率和死亡率的三分之一。早期筛查胃肠疾病并进行及时干预对减少死亡率和提高寿命具有重要意义。 传统的胃肠疾病筛查方法主要依赖内窥镜检查，使用嵌入摄像头的柔性内窥镜，通过天然开口检查胃肠道。然而，内窥镜检查尽管广泛应用于医院，仍存在光学传感器局限，照明条件差及胃肠道工作环境极其狭窄等问题。这些因素会导致黑暗、炫光、反射等现象，降低影像质量，甚至导致误诊。无线胶囊内窥镜因其无创图像捕获能力引起了极大兴趣。尽管如此，传统内窥镜仍然需要在胶囊内窥镜之后执行详细诊断。 在当前临床...