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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。 目前普遍认为神经振荡是人类认知能力的基本组成部分。 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。 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。 这些结果突出了基底神经节-皮质环的区域间同步的临床相关性，并可能有助于将来进一步改善DBS。介绍帕金森氏病是一种常见的神经退行性疾病，影响全球约6.1万人 。 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。 4.2 DBS结果与神经元振荡从神经元振荡预测临床收益之间的联系可能由于以下原因而起作用。首先，夸大的同步本身已被建议导致帕金森病。 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
我们进一步研究了这些方案对生理的影响，发现局部脑温度和血容量发生了变化，这表明了强大的神经调节作用和持久的血管效应。 正如预期的那样，我们发现 CAMKII+ CMT 神经元活动的快速增加与血容量的快速上升相关（图 5F、5G），这与其他成像方式观察到的神经血管耦合一致。 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。 为了研究这些效应的空间范围，我们将超快功率多普勒成像与 FUS 刺激相结合，以测量麻醉小鼠焦平面上的脑血容量变化（图 6D 和6E）。
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
最近对啮齿动物的研究，在静息脑振荡中与年龄和AD相关的变化，和通过gamma波段刺激的大脑刺激技术的神经保护效应同样存在于人类中。 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）。 研究表明，通过对AD大脑进行gamma刺激和神经元活动节律重组可以打破神经回路中的兴奋和抑制间的不平衡。 最近对啮齿动物LFP研究也与人类脑电图的发现一致，确定了gamma波段刺激在改善AD相关记忆障碍和神经病理学方面的神经保护作用。 DBS gamma刺激对AD患者的治疗结果是不确定的。
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。 具体来说分两步进行：首先植入ARC-IM装置，9天之后植入BCI。 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。
70130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。 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
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
NeuroImage:基于小鼠电刺激下神经基质响应与平均动脉血压变化研究 ? 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 - 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。 (T1、T2）存在显著的三者交互作用，表明实验组比积极对照组在逆向元音刺激下训练后评估比训练前评估峰值潜伏期更长（β =−0.569 μmol l− 1 ,s.e.m.= 0 . 2 0 9 , t ( 9 5 . 0 ) = − 2 . 7 2 , ~P = 0 . 0 0 8 )，且在双侧额下区域的前部差异最大（图3和表2) 。 在336对通道中，有32对在校正的阈值下是显著的，涉及左侧IF附近的通道（通道2有9个配对，通道6有6个配对），左ST （通道7有11对，通道10有4对。 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
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。 图8和图9显示了BOLD信号及其傅里叶频谱的时间序列，以及在简单的交替视觉刺激下，在基本频率上显示出明显白质分布的体素图。 [lkez2gmqo9.jpeg] 图8 时间序列的BOLD信号(顶部和中间行)及其傅里叶变化(底部行)呈现一个简单的交替视觉刺激。 [9exvm9npm7.jpeg] Fig 9 在简单的交替视觉刺激下，WM和GM中BOLD信号在刺激频率处的幅度分布。MSF的阈值为0.4 MMSF，适用于WM和GM。 4. 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 - 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
一篇开源硬件的论文 在医疗里面，一方面是测量到各种弱信号，另外一方面是要干预治疗，那这个放电大法（不是雷电法王）主导下的各种神经调控也是搞得红红火火，但采样这个事情天生就比较简单（或是资料比较多吧）；但是输出这个事情就比较有难度了 （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 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
51110编辑于 2026-06-04 - 来自专栏神经网络和深度学习
9 神经网络: 学习(Neural Networks: Learning)
Checking) 9.6 随机初始化(Random Initialization) 9.7 综合起来(Putting It Together) 9.8 自主驾驶(Autonomous Driving) 9 神经网络: 学习(Neural Networks: Learning) 9.1 代价函数(Cost Function) 神经网络的分类问题有两种： •二元分类问题(0/1分类) 只有一个输出单元 (K Rm: 即 m 维向量 Rm×n: 即 m×n 维矩阵 再次可见，神经网络背后的思想是和逻辑回归一样的，但由于计算复杂，实际上神经网络的代价函数 J(Θ) 是一个非凸(non-convex)函数。 《机器学习》一书中提到的 BP 网络强大之处： 任何布尔函数都可由两层神经网络准确表达，但所需的中间单元的数量随输入呈指数级增长; 任何连续函数都可由两层神经网络以任意精度逼近; 任何函数都可由三层神经网络以任意程度逼近 9.8 自主驾驶(Autonomous Driving) 描述了神经网络在于自动驾驶领域的应用实例，用于打鸡血，笔记略。
93440发布于 2020-07-09 - 来自专栏深度学习
9种神经网络优化算法详解
理解全局最小化和局部最小化局部最小化：Local Minima全局最小化：Global Minima优化器如何工作优化器是用于改变神经网络属性（例如权重和学习率）的算法或方法，以减少损失。 正在上传图片...同样，在训练神经网络时，我们无法从一开始就确定模型的权重应该是什么，但可以通过基于损失函数的不断调整（类似于判断登山者是否在下山）来逐步接近目标。 优化器的作用就在于此: 它决定了如何调整神经网络的权重和学习率以减少损失。优化算法通过不断优化损失函数，帮助模型尽可能地输出准确的结果。 9种优化器列举9种不同类型的优化器以及它们是如何精确地工作以最小化损失函数的。 3.7793, 3.5844], [3.1313, -3.2832, -1.8481], c='b', s=100, label="Local Minima")plt.legend()plt.show()优化器9：
2.5K10编辑于 2025-02-07 - 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。 GVS-神经影像分析 并行GVS-神经成像技术是描述刺激效应的重要工具，尽管它们不像其他NIBS方法那样普遍。 并行GVS-神经成像产生大量数据，需要开发合适的信号处理方法来消除刺激伪影，从持续的自发大脑活动中区分特定的GVS诱导效应，促进刺激参数的选择，最大限度地提高疗效，促进神经康复的实际应用。 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。 GVS的深度学习 机器学习的最新进展，特别是深度学习(DL)，极大地帮助了神经科学研究，这可能有助于神经康复刺激的个体化。
3K20编辑于 2022-02-28 - 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
用这种方法从终点测量中回归出基线评分，创建一个转换值以更严格地评估神经影像学变化与抗抑郁效果之间的关系。knot的选择是基于类似的先前的调查。 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。 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。 由于记录的数量和微观状态分析的性质，我们使用了大量自动化的清洗方法，具有严格的伪影抑制，但代价可能是消除真正的神经信号。
96930编辑于 2022-10-23 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
Neuralink N2芯片于2026年4月完成第10例人体植入，实现1024通道同步采集与无线传输，瘫痪患者光标控制速率突破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 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”。 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 , "Multi-Center BCI Registration Trial Protocol v3.0", 2026年9月.Liu, Y. et al., "Self-Supervised Online
29110编辑于 2026-09-04- 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 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。 图7展示的是口服葡萄糖改变了所有组中的血氧和行为反应。口服葡萄糖导致了在至少一种气味条件下至少一个痛觉皮层的血氧反应出现显著的差异。但是，这种效应在所有的实验组中效应方向不完全一致。 ? 图7表示的是口服葡萄糖对脑皮层血氧反应和疼痛行为的影响。
1.5K80发布于 2018-03-26 Science Advances|人类空间导航过程中海马-内嗅复合体的时间干涉电刺激调控
非侵入性脑刺激（NIBS）是一种用于调节神经活动并探索目标区域与大脑活动或行为之间因果关系的成熟方法，但传统NIBS方法无法以焦点方式刺激深部脑结构（如MTL）。 刺激技术：使用tTIS技术，通过两对电极施加高频电流，并通过频率差产生能够影响神经活动的调制信号。 每个任务块持续9分钟，共进行6个任务块，分别对应不同的刺激条件（如A-B-C-C-B-A其中A、B、C分别代表三种不同的刺激条件（iTBS、cTBS和control） ），控制条件进一步细分为高频刺激和假刺激 图4 针对右侧HC-EC的tTIS相关的GCLR（网格细胞）变化提取目标区域的BOLD（血氧依赖性）活动：(A)每次刺激期间，右侧海马（左侧条形图）和右侧内嗅皮质（右侧条形图）内的平均BOLD活动。 图5 提取目标区域的BOLD（血氧依赖性）活动低频与高频对照刺激结果：比较活性和对照条件下高频与假手术组的行为表现差异（分别为距离误差和离开时间）。
68810编辑于 2025-02-21
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