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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。 同时，我们提供了这两种rh-NIBS协议的精确机制解释，以说明刺激结果的个体差异。最后，我们填补了“夹带”（通过rh-NIBS在线操纵神经振荡）与“可塑性”（TMS离线协议的后续效应）之间的理论空白。 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。 4.在线与离线rh-NIBS效应：夹带与可塑性夹带的前提是固有脑节律代表自我维持的振荡器，其先于并长于外部刺激。因此，夹带本身不应长于刺激，属于在线rh-NIBS效应。 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 2025-09-26Neuron:优化超声神经调控以实现行为和生理的无创控制
我们发现，与刺激 DMH 不同，刺激 LH 仅在 FUS刺激期间增加行走，而刺激 DMH 会使行走在刺激开始后持续增加长达 30 秒（图 4B）。 相比之下，LH 刺激导致 SAP 延长，在刺激开始后持续长达 40 秒，而 DMH 刺激仅在刺激期间增加 SAP（图 4B）。 有趣的是，DMH 刺激导致在转棒任务中动机性行走的失败时间显著缩短（图 4D），而 LH 刺激则不会改变失败时间。 在 LC 刺激期间未观察到这种行走行为的中断，这突出了这种反应对下丘脑运动区域的特异性（图 4D）。 图4 下丘脑亚区对 FUS 刺激产生不同的行为反应2.4 FUS 诱导局部脑冷却和环氧化酶依赖性血管收缩由于兴奋性方案在大脑中更快地沉积能量，我们质疑 FUS 诱导的温度升高是否可以解释在各种神经结构中观察到的神经调节差异
81710编辑于 2025-04-03- 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。 如图6A中所示，最佳-5连接模型 (RMSEconn 1/4 3.54，rconn 1/4 0.84，pconn 1/4 1e-14) 优于最佳-5本地模型 (RMSElocal 1/4 5.77，rlocal 1/4 0.52，plocal 1/4 0.001)。 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 - 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
在各种时间和空间尺度内观察到的神经活动节律传统上分为：delta（1-4Hz）、theta（4-8Hz）、alpha（8-12Hz）、beta（15-30Hz）、gamma（30-90Hz）和high 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。 穹隆作为海马体、下丘脑乳头体和丘脑前核间的连接体（图4B）。穹隆的选择性损伤会导致顺行性遗忘，即形成语义和情节记忆。 研究表明，对穹隆进行DBS刺激（2.5-3.5V）有助于提高记忆，与应用频率无关。 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）。 图4 大脑电刺激 5.3音乐刺激 对成年人进行音乐刺激，有助于唤起记忆和情感能力。研究表明，适量的早期音乐训练，能促进老年人的认知能力保持持久。
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。 故，优化目标为，最大化该候选神经元激活值， 但最小化和其他神经元的激活值差异，最小化触发器的面积，同时最大化和原图的相似程度。
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。 在神经束中填充了Sim4Life预定义的、参数化的有髓鞘和无髓鞘轴突模型，其直径分布来源于人体活检数据。蓝色体积代表神经的2.5维模型，包含多个束组，用棕色表示。 四、热模型与安全评估电刺激引起的组织产热是安全性评估的关键。利用Sim4Life的生物热方程模拟器，团队评估了电力沉积引起的温度上升。与电磁仿真类似，这里也进行了细致的收敛分析和域截断效应调查。 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。
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。】 兴趣区的选择主要集中在三叉神经通路（疼痛感受）和嗅觉传导通路上。嗅觉信息加工和初级嗅觉皮层和次级嗅觉皮层有关。研究者选择初级嗅觉皮层（OC）部分区域、以及额叶尤其是额中回作为兴趣区。 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 葡萄糖对皮层激活和疼痛反应以后的影响 对皮层激活的影响 在每个组里，洗手液刺激之前口服葡萄糖能够抑制双侧SCa的激活（如表4）。
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
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 输出电压电流检测回读 整机结构：主控，两个完全隔离输出通道 论文的 Fig. 1 是这篇文章最重要的硬件图；Stimjim 基于 Teensy 3.5，内部是 120 MHz 的 32 位 Arm Cortex-M4F 就是这两个部分 输出模式：电压源、电流源、接地、断开 论文里强调，每个输出通道后面有一个 4-way switch，可以把输出配置成：电流输出；电压输出；输出端接地；输出端断开；对于电刺激系统，输出不工作时不能让电极处于未知浮空状态 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。 这篇论文中，研究人员共使用了16个人、2只老鼠、2只松鼠、2只鸟、1只绵羊和4只狗的气味。 先来看人类气味收集的部分。
80810编辑于 2022-05-23 - 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
在耐受性较差的情况下，一些患者（n=4）在右侧DLPFC上单侧1 Hz刺激疗程（每次1800次脉冲）。 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。 微观状态1、3、4和5，似乎与它们之前对类似的规范微观状态的定位非常相似。图4 MS2和MS3的溯源（MS 2 (a)，MS 3 (b)的sLORETA平均激活量）4. 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
我们以信号处理为重点，概述了目前神经康复中的GVS使用现状，包括一般的刺激设计，与神经影像学数据的并行分析，以及对未来方向的建议。 开发准确和强大的神经成像生物标志物，以及GVS刺激对这些生物标志物的影响，需要一个有效的数据分析流程，包括预处理、特征学习和可视化，以及后续的分析和解释(图4)。 图4：(a)对采集到的信号进行预处理，以控制数据质量。神经成像数据可以用来描述大脑的兴奋性、振荡性和连通性。(b)从区域到全脑，采用各种单变量、双变量和多元模型来表示特征。 图4 并行神经影像的一般分析程序 EEG分析 在GVS过程中同时记录脑电图对GVS的发展非常重要，因为脑电图安全、无创、便宜，而且可能便于携带。脑电图的高时间分辨率使它能够捕捉到大脑活动的快速动态。 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 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。 研究采用阳极经颅直流电刺激（tDCS）和10 Hz经颅交流电刺激（tACS），刺激时间为10分钟，刺激部位为健康成年人枕叶皮层，在呈现不同视觉刺激时进行。研究设计为交叉、双盲实验。 Run 3 vs Run 1 评估在线效应Run 2 vs Run 4 评估离线效应。 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
60字符/分钟；美敦力发布新一代Percept PC+闭环DBS系统，首次集成fNIRS血氧反馈，在帕金森病患者中实现症状波动自动补偿，异动症发生率降低45%；更关键的是，国家药监局联合卫健委于2026 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 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”。 五、生产环境避坑指南：脑机接口与神经调控六大铁律铁律1：解码必须“状态感知”，不能假设平稳坑 ：模型Day1完美，Week4崩溃，因神经可塑性未被建模。 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 - 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
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。 连续的Δ[HbO]和Δ[Hb]数据在刺激开始前2秒开始到结束前20秒后被epoch并基线校正。本研究关注的重点是Δ[HbO]，因为它最好地反映了神经激活。 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。 图4显示了每一次评估时间上平均相关系数。为了评估这些功能连接强度的变化与学习相关，在T2处对幅值和潜伏期应用同一线性模型产生最大的估计。 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 A、B两种刺激的区别敏感的区域（即能够通过如图1的多个体素的不同编码方式对这两种刺激类型进行区分的脑区）。 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。
4.3K11发布于 2020-02-24 - 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
往常对动物外部刺激任务态的探究只局限于神经影像学方面对于其他生理活动方面的延申较少，本文中作者在影像学的研究之外，还和关注了刺激发生时平均动脉血压的变化，提出了一种在应对外部刺激时大脑与机体为的应对机制 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. 这一发现激发了从20世纪60年代开始至今的一系列研究，这些研究旨在探讨其作用机制，确定刺激参数的安全性和有效性，并证明针对不同受试者和患者群体的神经调控效果（图4）。 2018年，临床前研究还引入了新的受试者群体：Baek等人在小鼠卒中模型中刺激了小脑外侧核，发现治疗后小鼠的感官运动恢复显著增强，并持续4周。 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。 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- 来自专栏机器学习算法与Python学习
机器学习(4) -- 神经网络
图4-3 生物神经系统中的神经元 而神经元模型便是模拟上述的神经元接受信息并传递信息的过程。 如图4-4所示，神经元接收来自n个其他神经元传递过来的输入信号，这些输入信号通过带权重的连接进行传递，神经元接收到的总输入值将与神经元的阙值进行比较，再通过激活函数(activation function 图4-4 从阙值角度理解的神经元模型 理想中的激活函数是图4-5(a)所示的阶跃函数，它将输入值映射为输出值“0”或“1”, “1”对应神经元兴奋，“0”对应神经元抑制。 假设我们需要识别一张图片是行人，汽车，摩托车，还是卡车，也就是有4种类别。所以我们设计如图4-10所示的神经网络。 由于一共有4类，所以该神经网络有4个输出单元，分别将其标号为1，2，3，4，对应行人，汽车，摩托车，卡车。每次预测输出的是一个4维向量。
1.4K60发布于 2018-04-04
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