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非侵入式脑刺激调控认知的神经节律
节律性非侵入性脑刺激（rh-NIBS）可用于调节神经振荡，并研究这些脑节律对认知的功能性作用。本文旨在关注该领域常被忽视的方面，这些方面限制了研究结果的解释和转化潜力。 这种振荡活动的实验性调制称为神经夹带，可通过节律性非侵入性脑刺激技术实现。最成熟的技术是节律性经颅磁刺激（rh-TMS）和经颅交流电刺激（tACS），如图1所示。 个性化脑刺激rh-NIBS协议已显示临床相关性：IAF与刺激频率的偏差与抑郁症患者NIBS治疗结果相关；匹配IAF的rTMS对精神分裂症阴性症状的治疗优于假刺激、3 Hz和20 Hz。 例如，单次IAF+1 Hz rTMS比更慢（IAF-3Hz）或更快（20 Hz）频率的刺激产生更大的认知增强。 未来需通过脑刺激、神经影像、严谨实验设计和计算建模的结合，严格研究此处讨论的机制原理，最终通过大规模随机临床试验确定哪些协议对特定人群具有临床意义效果。6.
45410编辑于 2025-09-26- 来自专栏脑电信号科研科普
Brain Stimulation：神经振荡预测帕金森病脑深部电刺激效果
摘要背景: 神经振荡与帕金森病的症状有关。可以利用这种关系来优化深部脑刺激 (DBS)，例如通过通知设备或人关于刺激的最佳位置、时间和强度。到目前为止，振荡是否能预测单个DBS的结果还不清楚。 除了左旋多巴等药理学药物外，深部脑刺激 (DBS) 也用于帕金森氏病的对症治疗。DBS的常见目标结构是丘脑底核 (STN) 它通过基底神经节皮质环与苍白球、丘脑和几个皮质区域相连。 在大多数情况下，在LFP-MEG测量后3至6个月之间进行评分 (表S1，补充材料)。 STN同侧的内侧感觉运动和相邻区域还显示出强 β 峰，如先前的研究报告 (图3)。 刺激是否可以达到相关的解剖学联系可能与DBS的临床效果有关，但与患者的运动状态关闭刺激无关。根据定义，STN-皮质相干性携带有关功能连通性的信息。
92040编辑于 2023-01-04 Neuron:优化超声神经调控以实现行为和生理的无创控制
当靶向 DMH 时，刺激会立即引起行走明显增加，且这种增加在刺激结束后仍会持续（图 3C）。动物还会表现出伸展注意姿势（SAP）的快速短暂增加，这是一种在焦虑状态增强时出现的行为 （图 3D）。 这种表面上微妙的波形差异消除了显著的行走诱导（图 3C）。尽管次优刺激仍会增加 SAP，但与优化波形相比，次优方案下的 SAP 和头部速度都显著降低（图 3D和 3E）。 然而，在血容量最初的峰值之后，我们观察到在 3 分钟的刺激间隔期间血容量持续下降（图 5G）。环氧化酶 1 和 2（COX1/2）双向地将大脑活动与血管动力学联系起来。 图5 FUS 诱导环氧化酶依赖性血管收缩和深部脑冷却为了研究这种现象是否与不同脑区观察到的神经活动差异有关，我们在对 DMH、LC 和 BNST 进行优化刺激后测量了血容量。 因此，行为和神经血管效应是由于神经调节，而不是 FUS 刺激的非特异性后果，这支持了重复 FUS 脑刺激对包括下丘脑在内的深部脑靶点的安全性。3.
81710编辑于 2025-04-03- 来自专栏脑电信号科研科普
重磅综述：阿尔茨海默病的神经振荡和脑刺激
3.人衰老中的静息脑振荡 大脑网络响应不同的环境或外部刺激而动态改变，并表明了学习、认知功能、生理衰老和精神疾病的影响。衰老的特征是静息态下脑波频率、功率、形态和分布改变。 图3A展示了delta波段大脑功能连接和行为认知功能间的关系。研究还表明增加的theta/gamma比值和alpha3/alpha2比值与转换为AD和记忆测试分数较低间存在联系。 图3 A）对delta波段的脑功能连接和认知状态进行eLORETA相关分析。A1）MT区的上下左右方向。 DBS是一种侵入性神经调节外科技术，包括植入式脉冲发生器对特定脑区进行慢性电刺激。研究表明，DBS通过增强突触可塑性调节局部神经元活动和刺激神经元回路的重组。 经颅电流刺激（tCS）是一种亚阈值神经调节技术，包括直流电刺激（tDCS）和交流电刺激（tACS）。
2K10编辑于 2022-01-13 - 来自专栏脑机接口
首例植入配备 BCI 的神经刺激器的患者恢复手臂功能
该神经刺激系统正在与瑞士生物医学研究中心Clinatec开发的无线脑机接口配对使用，有可能让病人通过自己的意念来控制脊髓刺激器的输出。 当瘫痪病人想要移动上肢时，脑机接口会收集大脑信号。 然后，它的人工智能算法会将这些信息传递给ARC-IM脊髓刺激器，从而刺激神经，使手臂、手掌或手指产生所需的运动。 (Onward Medical） 周三，Onward宣布，首例植入配备 BCI 的神经刺激器的患者恢复手臂功能。这是组合系统的一个版本，专门用于恢复手臂、手指的运动。 ARC-IM系统包括一个导联和一个神经刺激器。导线沿着脊髓放置，在神经刺激器的作用下，电极阵列会发出轻微的电脉冲，刺激背根，背根负责在外周神经系统和中枢神经系统之间传递感觉信息。 然后借助人工智能算法解析出这些信号背后的意图后，它将信息传递给ARC-IM设备，ARC-IM设备应该会刺激神经到足以引起手臂、手或手指的预期运动。
70230编辑于 2023-09-29 - 来自专栏MyBlog
通过人工大脑刺激来检测神经网络中的后门
他们观察到，触发器加到输入上，会使得模型的某些神经元表现异常，利用简单的异常检测方法，就可以找出这些过度激活的神经元并且裁剪掉。 新的方法 首先给出两个观测： 成功的后门攻击会产生“被危害的”神经元 这些有害神经元表征了一个子空间，该空间割裂了整个空间 第一个观测和NC的基本一致，即触发器会引起一些神经元表现异常。 找到这些候选的有害的神经元之后，便需要确定是否的确是有害的神经元，于是，作者通过反向构造触发器，通过验证该构造的触发器的有效性，来判别是否是有害的神经元。 该工作使用的是梯度下降的策略 损失函数为 其中所有的权重 ， 是该候选神经元的激活值， 是候选神经元激活值和其他神经元激活值的差异, 是触发器的区域， 刻画原图和加触发之后的相似程度。 (image-6816b2-1619265304679-3)] 然后我们来看看计算的时间代价 ?
1.2K20发布于 2021-04-27 仿真驱动迷走神经刺激器：设计、优化与安全验证全流程
在神经调控领域，迷走神经刺激（VNS）被广泛应用于多种疾病的治疗。然而，如何在复杂的颈部解剖结构中精准靶向迷走神经，同时保证植入物的长期安全性，是器械设计中极具挑战的难题。 本文将详细拆解一个完整的迷走神经刺激器仿真工作流，看看如何借助Sim4Life平台，通过多物理场仿真完成从多尺度建模、电磁优化到安全验证的全过程。 通过计算募集曲线，团队确定了刺激电流与定义的募集和传导阻滞水平之间的对应关系。结果显示，施加电流与光纤激活之间呈现非线性关系，这直接反映了神经内部场梯度的空间异质性。 热仿真结果表明，最高温度上升发生在电极周围区域，并逐步扩散到神经及周围组织（如肌肉），温度分布随距离刺激部位的增加呈径向下降。 优化的目标是识别出更优越的电极设计——在最大化刺激效果的同时，降低组织加热和香农（Shannon）电化学损伤标准等风险指标。
10300编辑于 2026-09-01- 来自专栏思影科技
FNIRS研究：陌生气味竟可以引发新生儿的疼痛感受
总之，早产新生儿和足月新生儿在暴露于能引起疼痛的陌生气味中后三叉神经会表现出一定的敏感性，从而影响新生儿大脑神经环路系统。 【注解：将早产儿暴露于由保健品释放的气味中时，会引发交叉神经系统和嗅觉系统的反应。众所周知，刺激成人的鼻粘膜会使之感觉到疼痛。】 额叶区域通过将发射光极放置在F3/F4稍微靠前和靠下位置处，接收光极放置在C3/C4靠前位置处。 除此以外，我们还记录了和疼痛反应有关脑区——初级感觉皮层和次级感觉皮层（SCa）和顶下叶（SCb），该区域和躯体感觉加工有关）的血氧变化，因此发射光极放置在C3/C4的上方和下方，接收光极放置在T3/T4 图3.表示的是在未稀释过的洗手液气味条件下每秒时间内的血氧变化（HbO2和HHb，单位是μmol/L），图A代表的是VPT新生儿结果图，图B 是FT 新生儿结果图,图C是满月VPT结果图.一星表示脑区激活在
1.5K80发布于 2018-03-26 - 来自专栏云深之无迹
Stimjim，一个开源、低成本、双通道、隔离式神经电刺激器
（这是最简短的性能参数，有人问，这个电流会不会太小了，emmmm，我们在做神经调控不是在杀人！） 开始逼逼～～～ Stimjim，一个开源、低成本、双通道、隔离式神经电刺激器；把 函数发生器 + 电压输出 + 电流输出 + 隔离 + 输出监测 做进一个开源硬件平台里；因为神经电刺激实验需要精确的电压或电流刺激 Current Pump 论文说电流输出级基于 improved Howland current pump，使用 AMP03 差分放大器，AMP03 内部有四个 25 kΩ 激光修调电阻，外部还用了两个 3 50 MHz 带宽示波器上测 100 ms 段得到的，如果把电流模式下的输出电压噪声换算为电流噪声： 峰峰值约： 所以对于几十微安到几百微安的神经刺激脉冲，这个噪声水平通常还能接受；但是对于你之前研究的低噪声精密信号链 隔离层 Stimjim 每个通道都有独立隔离电源和数字隔离，这个非常值得借鉴；刺激输出不能让 PC、USB、示波器地线直接参与刺激回路，可以设计成： 地刺激通道地 多通道之间也可以隔离： 电流输出层 如果目标是神经刺激
51210编辑于 2026-06-04 - 来自专栏思影科技
大话脑影像之二十四：任务态分析方法总汇——你还停留在单变量的激活时代吗？
他在给予受试者视觉刺激的前后各了做一次脑血容量（CBV）的造影，然后将两次所得的脑血体积影像进行相减，就清楚地观察到了有视觉刺激时局部脑血体积在视皮层的增加。 其对研究问题的探索依赖于认知加减法的严格计算或者因素分析的变量控制，其推断过程发生在组水平，对个体被试的大脑加工模式利用能力低下；另一方面，该类方法依靠于Univariate Analysis Mean的分析路径，其对单个体素内的血氧信号变化均值的关注从神经生理学角度看 第一，我们必须清楚，fMRI的信号变化是由于血液动力学和代谢调节相关的神经活动引起的，Bold的反应主要反映的是驱动神经元活动的突触输入，而不是它们的信息输出，因此，通过对输入刺激的观察可以模拟大脑神经元的突触输入活动 因为MVPA方法只能够帮助我们解读大脑是如何对这些刺激做出反应的，但我们仍旧不清楚系统神经科学的三个主要研究分支:脑活动测量、行为测量和计算建模之间的定量关系。 图3 表征相似性分析 如图三所示，在图中心的表征相似性矩阵（其实应该表征差异矩阵，也就是RDMs）可以由不同模态的数据所建立，然后通过不同方法建立其RDMs后，去寻找不同RMDs之间的关系就可以回答计算模型
4.3K11发布于 2020-02-24 - 来自专栏脑电信号科研科普
治疗性经颅磁刺激后大规模脑电图神经网络的变化
在TMS治疗过程中，MS-2（增加）和MS-3（减少）的发生率和覆盖率的变化与症状的变化幅度相关。结论：本研究确定了与治疗性经颅磁刺激作用相关的脑电图微观状态。 两个乳突通道不包含神经数据移除，分析留下的61个通道。 神经成分通过两个标准进行识别：由ICLabel（v1.2.3）标记为“大脑”的成分，以及定位于大脑内的残差<为15%的成分，去除非神经的人工成分。 3.4 与经颅磁刺激治疗相关的微观状态变化重复测量混合模型的结果显示，时间主效应在MS-2和MS-3上显著，表现为MS-2增加和MS-3减少。 在TMS应答者中，MS-2的增加和MS-3存在减少可能同样反映了这种DMN的重新校准。这些神经调节诱导的微观状态变化可能暗示了一种共同的目的性抗抑郁机制。
96930编辑于 2022-10-23 - 来自专栏思影科技
前庭电刺激（GVS）的数据分析及在神经康复中的应用
它可以通过三种主要的技术来应用:1)经颅磁刺激;2)电刺激，如经颅电刺激(tES)和GVS;3)经颅聚焦超声(tFUS)。 GVS 刺激参数 GVS(以及tES)最常用的刺激波形是：方波(dc)、正弦波(ac)和随机噪声(RN)波形[图3(c)]。 通过改变细胞的膜电位，dc刺激倾向于增加阴极侧前庭传入的放电率，而降低阳极侧前庭传入的放电率。这种dc刺激，给予阈上强度1-3mA，传统上用于研究前庭神经对平衡的影响。 F3、Fz、T3和C3通道GVS的谱图。在刺激前和刺激后的频谱功率差异显示，频谱变化出现在GVS停止后的前40秒。(b)GVS-fMRI分析。 功能磁共振成像分析 fMRI的血氧水平依赖反应(BOLD)可测量由脑活动引起的相对血流动力学变化，具有无创、安全、高空间分辨率和全脑覆盖等优点。
3K20编辑于 2022-02-28 - 来自专栏信数据得永生
灵界的科学丨五、心灵与意识的科学奥祕
，而是发生在神经元内担任骨架功能之微管束（microtubule）的物质进入有序的量子状态。 脑神经细胞壁是由许多可形成量子穿隧效应[1]的微管束组成，当感官受到刺激输入时，便会产生有序的量子状态，而且是不同量子状态的叠加态（superposition state）[2]。 我认为意识在大脑里是一个量子现象，就像神经微管束耦合[1]进入宏观的量子状态，可以用复数函数来描述。 荣格的第二人格以佛教唯识论来说，就是第六识是学习得来的，大脑的神经网路连结随着时间从文化、教育、环境学习到的经验刺激逐渐增加或修改网路而变得越来越复杂，大量的记忆、逻辑、知识经验均埋藏在网路之中。 每当外界对五官的刺激送入大脑，大脑开始理解思考与经验对比做出判断、付诸行动，这时大脑神经放电所形成的网路形成一个三度空间的几何架构。
3.4K21编辑于 2022-11-24 NeuroImage|在视觉感知过程中对枕叶皮层的经颅电刺激改变了BOLD活动的幅度：一种tES-fMRI方法
背 景 本研究的目的是探讨视觉皮层中的血氧水平依赖（BOLD）信号变化，是否可以作为反映经颅电刺激（tES）在线和离线效应的生物标志物。 Run 3 vs Run 1 评估在线效应Run 2 vs Run 4 评估离线效应。 图3 经颅交流电刺激（tACS） 讨 论 对于经颅直流电刺激（tDCS），阳极刺激的在线效应较小。且观察到的BOLD信号增加主要局限于视觉皮层或与最大电场相关的功能区域。 关于BOLD fMRI的基本机制，与直觉预期相反，BOLD信号的增加或减少主要对应于神经微回路中的兴奋-抑制平衡的变化，而不是局部神经放电率的改变（Logothetis, 2008）。 进而通过相位偏移调节短程和长程的连接性，而不是像tDCS那样通过“机械性”调节神经兴奋性。
68210编辑于 2025-01-10脑机接口与神经调控：高通量信号解码、闭环自适应刺激与神经伦理合规验证实战
传统“离线训练+开环刺激”研发模式被“在线自适应解码-生理反馈闭环调控-长期生物界面稳定性”新范式取代——不再依赖每日重新校准，而是由迁移学习算法在神经可塑性变化中持续追踪用户意图；不再满足于固定参数刺激 FiLM调制使解码器能随神经状态动态调整；高置信度伪标签驱动无标签在线学习；会话嵌入空间实现知识复用。三者协同可将重校准频率从每周3次降至每月<1次。 四、硬核实战2：闭环安全神经调控与长期生物界面验证平台让刺激“调得准、守得住、用得久”，让植入体“融得进、衰得慢、证得清”。 对策 ：安全包络网络动态约束刺激范围；副作用风险头实时预警；所有优化在包络内进行。铁律3：剂量必须“个体滴定”，不能群体平均坑 ：3mA对A患者有效，对B患者致言语障碍。 当硅基电路直接对话碳基意识，这场神经革命的胜负手不在于谁的通道更多，而在于：谁能让解码器在大脑的可塑洪流中始终锚定意图 ——状态感知与自监督学习赋予算法穿越神经变迁的确定性；谁能让刺激在脆弱的神经网络中始终守护安全
29210编辑于 2026-09-04- 来自专栏脑电信号科研科普
Nature子刊：生命的最初几个小时内可快速学习音位辨别—基于fNIRS研究
本文使用功能近红外光谱 (fNIRS) 首先评估新生儿在出生后3 小时内的音素感知，然后测量出生后在接下来的7小时内暴露于自然 （前） 和逆向（后） 元音所引起的神经可塑性变化。 不同条件下氧血红蛋白浓度的变化－由于婴儿特定脑区的血氧函数是随时间变化的，所以本研究并没有采用经典的血氧函数GLM模型，而是使用血红蛋白和脱氧血红蛋白波形（即平均幅值和潜伏期）来做简单测量。 Δ[HbO]的平均振幅和峰值潜伏期采用线性混合效应回归建模，通过R包lme4进行单次试验的振幅或潜伏期分析，建立为三个中心化和编码的固定效应（刺激类型2*被试组3*测试阶段3）及其相互作用的函数模型。 每个受试者在接受刺激之前的3 min数据 (1800个样本） ，使用Fischer z-transformation将相关系数正态化。 研究结果表明，区分前元音和后元音需要神经有效性的变化，从而伴随潜伏期的变化，这与成人功能磁共振成像中观察到的血氧水平依赖信号的时间过程的变化是一样的原理。
1K20编辑于 2022-12-20 - 来自专栏量子位
蚊子凭啥只咬你？他们用5年造出一批“脑子发光”的蚊子，终于搞懂背后机制丨Nature
利用CRISPR技术，研究人员可以对蚊子大脑中的神经细胞进行基因编辑，让它们在被刺激时能够发出荧光。 如下是对蚊子初级嗅觉脑区进行标记的结果。 这样一来，研究人员就能在蚊子嗅到不同气味气体时，直观看到大脑中嗅小球的刺激变化。 在用人类气味、老鼠气味和羊气味分别刺激蚊子后，他们发现，有一个特殊的嗅小球H只对人类气味敏感（下图绿色箭头所指）。 因为基因编辑涉及神经细胞，这很容易影响蚊子的神经系统，导致它们很难存活下来。 为此，研究人员需要培育大量蚊子以供实验筛选。 这次他们pick了埃及伊蚊作为研究对象。 而众所周知，蚊子是要吸血才能长大的，怎么给它们喂血就是个问题了。 一种方法是拿“动物血+塑料膜”来模拟人类皮肤，当把血液加热到体温时，蚊子就可能来吸血了。 但问题是埃及伊蚊本身不喜欢动物血啊。 www.ladbible.com/news/latest-scientist-lets-loads-of-mozzies-bite-him-in-the-quest-to-find-a-cure-20200930 [3]
80810编辑于 2022-05-23 - 来自专栏思影科技
读文万卷030期：功能磁共振功能连接应用于青少年神经发育；静息态fMRI在阿尔茨海默症患者分类的应用
(2)宽带信号的表示能够在IC区域引起更高的FFR包络信号中S-R相干系数的降低 (3)在窄带信号和宽带信号中引入双耳接受信息的时差不会影响IC区域的刺激-反应的相干系数，但对于AC区域的刺激-反应的 神经基质或称“疼痛基质“是大脑中司掌疼痛的皮层区域网络，由对身体的疼痛刺激所激活。在人类与小鼠上人们已经广泛使用基于血氧信号（BOLD）的功能磁共振成像技术进行研究。 在这里，研究结果表明基于明显的体感刺激产生的血氧信号响应容易在平均动脉血压（MABP）的变化，而非神经活动。实验发现在功能磁共振成像中对小鼠施加的标准电刺激可以诱导平均动脉血压的实质性升高。 比较有趣的是在没有体感刺激下，由药物诱发的平均动脉血压变化时，神经基质中产生的响应与电刺激下的模式十分相似。这引发了我们对小鼠fmri研究的思考。 在研究动物对于疼痛刺激下发现的某些位置的血氧激活的差异或许是由于神经基质与引流大静脉共同导致的结果。
1.1K30发布于 2020-07-30 Brain Stimulation：经颅超声神经调节的临床前与临床研究系统综述
这些机制的发生方式存在重叠，且所使用的参数种类繁多，因此，这些机制（以及其他潜在机制）的组合可能是TUS神经调节的基础。图3 临床前和临床 TUS 神经调控景4. 临床前与临床超声神经调控多项研究利用上述效应在临床前（115项研究）和临床（71项研究）工作中调节行为、感知和神经生理反应（图3）。 血流反应超过了氧耗量的增加，导致脱氧静脉血浓度降低，进而使fMRI血氧水平依赖（BOLD）信号增加。 5.1 结合fMRI神经成像与TUS神经调控17项临床前研究结合了fMRI与TUS神经调控：其中3项使用fMRI进行定位，5项涉及血脑屏障开放（BBBO），9项涉及低强度TUS神经调控。 从机制角度来看，应注意超声压力对血管的作用可能会引起直接的血流介导的血氧水平依赖（BOLD）信号变化，这些变化可能独立于或替代神经元介导的BOLD效应。
2.2K10编辑于 2025-01-06- 来自专栏思影科技
Magnetic Resonance Imaging:白质fMRI及静息态功能连接
它们也随着基线的神经活动的变化而变化，如不同程度麻醉水平所引起的，以及对刺激的反应而变化。在之前的工作中，作者报告了静息态下WM信号与相邻体素呈现出各向异性的时间相关性。 [ptwtlaxie4.jpeg] Fig 1 3 T扫描中，正常人的GM（左）和WM（右）对高碳酸血症激发的BOLD反应。WM的作用低于GM，并且需要更长的时间。 对于3×3×3体积中心的体素，有26个最近的邻居，因此在静止状态下有26个方向的相关系数。WM中的这些值是不相等的，但它们可能适合当做是3×3张量，就如DTI中不同的梯度方向。 功能连接矩阵 进一步的研究需要验证WM束是否直接与大脑皮层区域的神经元活动相关这个假设。Ding等人分析了一组健康被试的3T扫描所得的静息态BOLD数据和DTI数据。 在静息态下，WM信号的波动与GM信号的波动类似，随着麻醉剂量的增加和基线神经元活动的减少而减少。与GM区相比，WM区对刺激的血流动力学反应更小、更慢。
1.4K11发布于 2020-03-21
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