脑科学研究新发现：靶向Broca区的背侧白质纤维束的早期侧化与语言发育的关系 研究背景 语言的发展是人类认知科学的重要研究领域之一。现有研究表明，成人大脑中的语言功能具有显著的侧化特征，即主要集中在左半球。然而，这一侧化现象在个体早期发展阶段如何形成以及其对语言能力的影响，仍未得到全面理解。例如，关于白质纤维束在儿童期的发展和其对语言功能的贡献，各研究结果并不一致。通过探讨白质结构的侧化与儿童语言能力发展的关系，可以加深我们对语言网络的生物学基础以及其功能和结构不对称性的理解。 研究来源与发表 该研究论文题为《Lateralization of dorsal fiber tract targeting Broca’s area concurs with language skills dur...
脑部血管疾病领域的新突破：小型光学相干断层扫描成像探头的临床应用 学术背景与研究动机 近年来，脑部血管疾病如脑动脉瘤、缺血性中风、动脉夹层和颅内动脉粥样硬化病（intracranial atherosclerotic disease，ICAD）的介入治疗逐渐成为首选方法。然而，当前的成像技术在空间分辨率和对比度方面存在局限，导致准确诊断和治疗监控存在一定困难。数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）、计算机断层扫描（computed tomography，CT）和磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）等常用的成像手段无法充分显示动脉壁病变、动脉瘤形态以及植入装置的详细情况。此外，术中和术后可能出现的并发症，...
小脑-橄榄体神经元群体活动编码小鼠和患者的特发性震颤频率 研究背景 特发性震颤（Essential Tremor, ET），是一种以动作震颤为主要特征的常见运动障碍，影响约20%的老年人口。震颤的频率和强度是ET的一些核心特征。然而，目前对震颤频率编码的神经机制仍然缺乏了解，致使现行的治疗方法在许多患者中效果并不理想，大约有一半的患者对目前的药物治疗没有反应，外科手术如深部脑刺激（DBS）虽然初步效果较好，但通常会产生治疗耐受。 近年来，研究表明小脑的突触修剪缺陷和攀爬纤维的过度生长会导致增强的小脑振荡和ET震颤。然而，确定震颤频率的具体神经编码机制仍不明确。这一研究空白使得对ET更有效的治疗缺乏理论依据。 论文来源 这篇论文的主要作者是Yi-Mei Wang等，研究团队主要来自Nation...
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...
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,...
基于磁性粒子成像的微创成像和传感方法及其植入式电子电路的应用 学术背景 在现代医学中，微创和生物相容性的植入式生物电子电路被广泛用于长期监控体内的生理过程。然而，这些设备在体内成像和同时提取传感器信息的方法依旧稀缺且成本高。磁性粒子成像（Magnetic Particle Imaging，MPI）因其零背景信号、高对比度、高灵敏度和定量成像能力，成为解决这一问题的理想选择。与增大组织深度而不被吸收的磁信号不同，MPI不涉及辐射剂量，提供了安全有效的成像途径。 论文来源 这篇论文题为“基于磁性粒子成像的微创成像和传感方法及其植入式电子电路的应用”，由Zhiwei Tay, Han-Joon Kim, John S. Ho和Malini Olivo等作者完成。论文发表在2024年5月的IEEE ...
电偶联光检测技术提高多核素SPECT成像的探索 放射性药物疗法（Radiopharmaceutical Therapy, RPT）近年来引起了越来越多的兴趣，尤其是在涉及同时使用多种示踪剂的SPECT成像中。传统的成像方法容易受到不同能量γ射线的散射与串扰影响，导致成像质量显著降低。为了解决这一问题，本文的作者Yifei Jin和Ling-Jian Meng提出了一种称为电偶联光子检测（Coincidence Detection of Cascade Photons，CDCP）的方法，旨在基于电偶联光子的检测，显著减少低活性治疗性放射核素成像中的下散射和串扰污染。 研究背景 CDCP技术的提出源于传统方法在低活性放射性药物疗法成像中的局限性。诸如Ac-225、In-111、Ra-223和Lu...
背景介绍 一百年前，Hevesy首次提出利用放射性示踪剂作为植物的生物指标，并后来在大鼠实验中得到验证。这一发现推动了核医学和分子成像作为生物医学领域的发展，使得在分子层面定量可视化生物过程成为可能。在众多成像技术中，单光子发射计算机断层扫描（SPECT）和正电子发射断层扫描（PET）显得尤为重要，它们能够通过标记化合物来定量检测生物功能和代谢。在这些技术发展的过程中，通过融合X射线计算机断层扫描（CT）或磁共振成像（MRI）获取解剖信息，进一步提升了诊断和数据修正的准确性。 然而，现有系统的一大限制在于图像重建过程中存在的时间消耗和噪声传播问题。鉴于此，近年来研究人员开始探索不依赖数学重建步骤的新一代分子成像方法，即直接正电子发射成像（DPEI）。DPEI利用超快飞行时间（TOF）探测器，...
利用基于物理知识的深度学习实现低场强MRI图像重建 背景介绍： 磁共振成像（MRI）技术近年来在低场磁共振成像中的应用越来越受到关注。低场MRI由于其成本低、维护简便，被认为在各种临床和研究环境中具有广泛的应用前景。例如，便携式低场MRI扫描仪不仅更容易操作，还可用于应急单位和手术室等场景。此外，初步评估表明低场MRI在中风诊断中具有潜在的临床应用，这使得该技术在全球医疗诊断中更具吸引力。然而，低场MRI的主要挑战包括低信噪比（SNR）和由磁体设计、材料缺陷和制造公差引起的强B0场不均匀性。 本研究由David Schote, Lukas Winter, Christoph Kolbitsch, Georg Rose, Oliver Speck和Andreas Kofler等学者完成，发表于...