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Frontiers in Neuroscience：fMRI研究指南
本文由葡萄牙学者发表在Frontiers in Neuroscience杂志。
1.8K20发布于 2020-04-01 - 来自专栏CreateAMind
NeuroGym- An open for developing and sharing neuroscience tasks
在特定认知任务上训练的人工神经网络 (ANN) 重新成为研究大脑的有用工具。然而，如果给定的网络可以很容易地接受神经记录 可用的广泛任务的训练，那么 ANN 将更好地帮助认知神经科学。此外，认知任务的无意分歧实施会产生可变结果，这限制了它们 的可解释性。为了实现这一 目标，我们提出了NeuroGym，这是一个开源 Python 包，它提供了大量可定制的神经科学任务来测试 和比较网络模型。基于 OpenAI Gym 工具箱，NeuroGym 任务 (1) 是用高级灵活的 Python 框架编写的；(2) 拥有一个为神经 科学任务的共同需求量⾝定制的共享界面，以促进它们的设计和使用；(3) 支持使用强化和监督学习技术对 ANN进行训练。该 工具箱允许通过以分层和模块化方式修改现有任务来轻松组装新任务。这些设计特征使得采用为一项任务设计的网络并在许多 其他任务上对其进行训练变得简单。
48240编辑于 2023-09-01 - 来自专栏CreateAMind
Bayesian causal inference: A unifying neuroscience theory
对大脑和支配神经处理的原理的理解需要简洁的理论,能够解释一系列不同的现象,并且能够做出可检验的预测。在这里,我们回顾贝叶斯因果推理理论,该理论已经由几个研究小组在人类和其他灵长类动物的各种任务中进行了测试、完善和扩展。贝叶斯因果推理是规范性的,已经解释了大量任务中的人类行为,包括单感觉和多感觉 知觉任务、感觉运动和运动任务,并解释了反直觉的发现。该理论做出了经过实验测试和证实的新颖预测,最近的研究已经开始绘制其算法和人脑中的神经实现。该理论所解释的现象的简约性和多样性,以及它在Marr 分析的所有三个层次上对大脑功能的启发,使得贝叶斯因果推理成为一个强大的神经科学理论。这也强调了协作和多学科研究对神经科学新理论发展的重要性。
41120编辑于 2023-10-10 nature neuroscience：小脑调节口渴
摘要：小脑是一个系统发育古老的脑区，长期以来一直被认为是严格意义上的运动控制结构。最近的研究表明，小脑与认知、感觉、情绪和自主神经功能有关，因此成为进一步研究的重要目标。在这里，我们发现小鼠的小脑Purkinje神经元会被asprosin激素激活，导致渴感增强，并且Purkinje神经元的光遗传学或化学遗传学激活会诱导快速表现出饮水。Purkinje神经元特异性asprosin受体（Ptprd）缺失会导致水摄入量减少，但不影响食物摄入量，并且会取消asprosin的致渴性效应。Purkinje神经元介导的运动学习和协调不受这些操作的影响，表明Purkinje神经元对两种不同功能的独立控制。我们的研究结果表明，小脑是一个调节口渴的脑区，asprosin-Ptprd 信号转导可能是治疗口渴症的潜在治疗靶点。
45110编辑于 2024-11-25- 来自专栏思影科技
Nature Neuroscience：确认偏见的神经机制
该研究发表在Nature Neuroscience上。 研究背景： 当我们看到别人满怀信心地对我们做出判断时，我们受到他影响的可能会更大。
68410发布于 2020-02-13 nature neuroscience：整合脑干和皮层功能结构
脑干是中枢神经系统的基本组成部分，但它通常被排除在体内人脑映射工作之外，从而阻碍了对脑干如何影响皮质功能的全面了解。在本研究中，我们使用高分辨率 7 T功能性磁共振成像来获得一个功能性连接组，该连接组涵盖皮质和横跨中脑、脑桥和延髓的58 个脑干核。我们在脑干中发现了一组紧凑的整合中心，它们与大脑皮层有着广泛的连接。脑干和大脑皮层之间的连接模式表现为神经生理振荡节律、认知功能专业化模式和单模态-跨模态功能层次。皮质功能拓扑和脑干核之间的这种持续对齐是由多种神经递质受体和转运体的空间排列决定的。我们使用来自同一参与者的 3 T数据复制了所有发现。总的来说，这项研究表明，皮质活动的多种组织特征可以追溯到脑干。
68010编辑于 2025-02-16- 来自专栏脑电信号科研科普
Nature Neuroscience：大脑的内感受性节律
感知身体内部的信号，或内感受，是维持生命的基础。然而，内感受不应被视为一个孤立的领域，因为它与外感受、认知和行动相互作用，以确保有机体的完整性。我们重点关注心脏、呼吸和胃节律，回顾了内感受在解剖学和功能上与来自外部环境的信号的处理交织在一起的证据。从内感受信号的外周转导到感觉处理和皮层整合，在一个超出核心内感受区域的网络中，相互作用出现在所有阶段。内感受性节奏有助于从知觉检测到自我意识的功能，或者相反地与外部输入竞争。对内感受的兴趣重新引发了长期存在的问题，即大脑如何通过振荡同步、预测编码或多感觉整合来整合和协调分布式区域的信息。在同一框架下考虑内感受和外感受，为生物体特有的信息处理的生物模式铺平了道路。
1.2K10编辑于 2024-01-05 nature reviews neuroscience：前额叶学习的时间尺度
在人类和其他灵长类动物中，侧前额叶皮层（PFC）对于即时的、目标导向的行为和工作记忆至关重要，这在经典上被认为与支持长期学习和记忆的认知和神经回路是不同的。然而，在过去几年中，人们对这种教科书观点进行了重新考虑，即在追求即时目标的过程中，不同时间尺度的记忆引导行为不断相互作用。在这里，我们首先详细介绍与目标导向行为最短时间尺度相关的神经活动（需要在工作记忆中维持当前状态和目标），以及如何通过长期知识和学习塑造这些活动 — 即过去如何影响当前行为。然后，我们将概述从秒到年的不同时间尺度上的学习如何驱动灵长类动物侧前额叶皮层的可塑性，从单个神经元的放电率到中尺度神经影像活动模式。最后，我们将回顾在学习的几天和几个月中，PFC中密集的局部和远程连接模式如何通过改变突触权重和招募额外的神经资源来促进种群活动的持久变化，以指导未来行为。我们的综述揭示了PFC回路中可塑性机制如何促进通过时间整合学习经验以最佳地指导适应性行为。
64210编辑于 2024-12-19- 来自专栏思影科技
Frontiers in Neuroscience：弥散张量成像(DTI)研究指南
本文由葡萄牙学者发表在Frontiers in Neuroscience杂志。 这些方面包括：采集协议、伪影处理、数据质量控制、张量重建算法、可视化方法和定量分析方法。 如果读者对功能磁共振分析感兴趣，可参考这篇文章（直接点击即可）： Frontiers in Neuroscience：fMRI研究指南 1.应用领域 DTI对组织的微观结构特性非常敏感，因此
5.5K62发布于 2020-04-01 - 来自专栏脑电信号科研科普
Nature neuroscience：大鼠功能连接分析的共识方案
动物模型中的无任务功能连接提供了一个实验框架，以检查受控条件下的连接现象，并允许与在侵入性或终末操作下收集的数据模式进行比较。目前，动物的获取采用不同的方案和分析，这妨碍了结果的比较和整合。在这里，我们介绍了在20个中心测试的大鼠功能磁共振成像采集协议StandardRat。为了优化采集和处理参数，我们首先收集了来自46个中心的65个大鼠功能成像数据集。我们开发了一个可重复的流程来分析不同方案获得的大鼠数据，并确定了与跨中心功能连接稳健检测相关的实验和处理参数。我们表明，相对于之前的采集，标准化协议增强了生物学上合理的功能连接模式。本文描述的方案和处理流程与神经影像社区公开共享，以促进互操作性和合作，以应对神经科学中最重要的挑战。
43220编辑于 2023-06-28 nature reviews neuroscience：大脑的动作模式网络
大脑始终保持着内源性活动，以高能耗状态在全局功能模式间循环切换。清醒状态下的大脑模式与特定行为状态相对应。当执行目标导向行为时，大脑会进入"行动功能模式"。该模式下，觉醒水平提升，注意力外向聚焦，行动方案被制定并转化为目标导向动作，同时根据疼痛等反馈信号持续调整。本文整合经典与最新的人兽研究证据，揭示这种行动模式由我们先前基于解剖结构命名为"扣带-岛盖网络"的行动模式网络（AMN）所创建和维护。我们论证：相较于沿用解剖命名，将该网络功能标注为"大脑行动模式控制系统"，既能强化其与毗邻神经网络的区分度，又能涵盖AMN多样化的功能谱系——包括提升觉醒度、指令线索加工、任务通用启动瞬态、目标持续维持、行动规划、调控生理与内脏的交感驱动（与肾上腺髓质连接），以及处理物理疼痛、错误信号和内脏感觉等自下而上的行动相关信号。在清醒大脑的功能模式连续谱中，AMN驱动的行动模式与处理自我参照、情绪及记忆的"默认模式"形成阴阳平衡，默认模式网络与AMN构成相互拮抗的功能对偶体系。
44110编辑于 2025-09-18- 来自专栏脑机接口
Nature Neuroscience | 金鑫团队发现大脑计时的神经机制
auditory cortex mediates a sensorimotor mechanism for action timing”为题发表在国际顶级学术期刊《自然-神经生物学》（Nature Neuroscience
54620编辑于 2022-09-22 - 来自专栏思影科技
Nature Reviews Neuroscience：脑网络组织的经济性
Nature Reviews Neuroscience上的这篇文章，可以加深我们对脑网络组织形式的理解。
1.3K10发布于 2020-03-21 - 来自专栏思影科技
Nature Neuroscience：怀孕导致人类大脑结构的长久改变
本文发表在Nature Neuroscience杂志。(可添加微信号siyingyxf或18983979082获取原文，另思影提供免费文献下载服务，如需要也可添加此微信号入群，原文也会在群里发布)。
76840编辑于 2022-02-28 - 来自专栏脑电信号科研科普
Nature neuroscience：功能脑组织表征的挑战和未来方向
摘要：大脑组织的一个关键原则是将大脑区域的功能整合成相互关联的网络。在休息时获得的功能MRI扫描通过自发活动中的相干波动模式，即所谓的功能连接，提供了对功能整合的见解。这些模式已被深入研究，并与认知和疾病有关。然而，这个领域是细分的。不同的分析方法将对大脑进行不同划分，限制了研究结果的复制和临床转化。这种划分的主要来源是将复杂的大脑数据简化为用于分析和解释的低维特征集的方法，这就是我们所说的大脑表征。在本文中，我们提供了不同大脑表征的概述，列出了导致该领域细分和继续形成汇聚障碍的挑战，并提出了统一该领域的具体指导方针。 1.简述 静息态MRI的研究领域是分级的，关于预处理流程、脑分区方法、后处理分析方法和端点都存在争议。这个问题的主要来源是脑表征的挑战。磁共振产生大量的高维数据，一个主要的分析任务是从测得的脑活动的巨大的复杂度中提取可解释的内容。此处我们用“脑表征”来描述这个降维过程。脑表征是一个采集的MRI数据的多层面描述，包括脑单元的空间定义（分区）和在脑单元水平提取可解释特征的总体测度（如配对相关）。如何表征脑数据从根本上奠定了脑功能和组织的描述。 脑的表征经常被考虑为映射问题，旨在消除功能和神经组织的神经解剖不同区域的边界。然而，脑表征包括了表征形式以及数据如何转化成这些表征。本文旨在为该领域的一致性和可重复性提供一个rfMRI表征挑战的入门。 2.脑表征入门 脑表征可以将采集得到的BOLD数据减少为一组特征进行分析。许多脑表征识别：1）一组低维脑单元（空间分区）2）应用在脑单元水平的一组测度组合（配对相关）。这些特征用于后面的统计或预测分析。用“脑单元”来指代任意空间上定义的神经实体，可以被当作一个基础的功能处理单元。“测度组合”作为计算特征的方法，相对于脑单元定义。组合测度用来回答研究问题，因此是相对“特定领域”的。一小部分脑表征不用脑单元和组合测度，而用估计特征，可以代表活动的复杂的时空模式。 2.1定义一个脑单元 rfMRI空间分辨率轻松可达2x2x2mm³，这会在全脑得到约100000体素。rfMRI中,这些体素（或顶点）是最小的可测脑单元。然而其并不代表具体的神经解剖层级水平。因此会将体素或顶点单元组合成更小的脑单元集合来实现有意义的低等级脑表征。 脑单元可能在空间上相邻或不相邻。相邻脑单元与功能具体皮层区域一致（图1a），不相邻脑单元可以捕捉层级组织的和大的半球对称脑的复杂网络结构（图1b）。脑单元可以是二值化（一个体素或顶点被分配到一个单元）的或加权的（体素或顶点根据其权重对多个单元有贡献）。 很多方法可以来定义脑单元。明显的选择是根据基于组织学、病变、褶皱或其他特征定义的图集的分区。但这些图集源于小部分人，且解剖上定义的边界与功能组织不一定匹配。很多方法用功能数据来定义分区，包括ICA,PCA，非负矩阵分解，概率功能模块或字典学习。这种分区依赖于自发BOLD波动，限制了其适用性。用解构、静息、任务结合的多模态方法可能提供广泛性更好的分区。
49200发布于 2021-07-23 nature neuroscience：妇女在妊娠、分娩和产后的神经可塑性
怀孕是成年后一个独特的神经可塑性期。这项纵向研究追踪了围产期大脑皮层的变化，并探讨了分娩类型如何影响这些变化。我们收集了110名在怀孕晚期和产后早期经常怀孕的母亲的神经解剖学、产科和神经心理数据，以及34名在相似时间点进行评估的未分娩妇女。在怀孕后期，母亲在所有功能网络中的皮质体积都低于对照组。这些皮质差异在产后早期减弱。默认模式和额顶叶网络在围产期显示出低于预期的体积增加，这表明它们的减少可能会持续更长的时间。结果还表明，通过计划剖腹产分娩的母亲有不同的皮质轨迹。主要的胎儿畸形在29名母亲和24名未分娩妇女的独立样本中重复。这些数据表明，怀孕期间大脑皮质下降的动态轨迹，在产后期间减弱，其速度取决于大脑网络和分娩类型的不同。
35710编辑于 2024-05-21- 来自专栏思影科技
Nature Reviews Neuroscience：注意在时间维度上的结构
我们已经认识到大脑是一个具有预测功能的器官，即大脑可以预测感觉刺激信息的属性来指导对适应性行为的感知和进一步的处理。为了理解在感知过程中调控预期信号（优先选择任务相关事件）的神经基础，研究者们已经从很多方面进行了探索。但是，“时间”（time）在预期研究中仍然是被人们广泛忽略的一个基本方面。在这篇文章中，作者介绍了迅速发展的时间注意（temporal attention）领域的研究，并说明了大脑如何利用环境中各种形式的时间规律来指导适应性行为并影响神经加工。
1.3K20发布于 2020-02-25 - 来自专栏思影科技
journal of neuroscience：面孔的神经表征与眼动模式相协调
该研究由来自瑞士的Stacchi, Ramon, Leo和Caldara 完成，发表在杂志the journal of neuroscience上。
77910发布于 2020-02-13 - 来自专栏脑电信号科研科普
Nature reviews neuroscience|母亲角色的转变：激素、大脑和行为的联系
摘要：我们正在目睹与怀孕和生育有关的神经生物学过程的科学兴趣急剧增加。越来越多的证据表明，在分娩前后，初为人母的母亲会经历一种与母性行为相关的特定神经解剖学变化模式。在这里，我们提供了母性的人类神经生物学适应的概述，重点是怀孕相关的类固醇和肽激素之间的相互作用，以及大脑中的神经可塑性。我们讨论了哪些大脑可塑性机制可能是MRI检测到的结构变化的基础，哪些激素系统可能导致这种神经解剖学变化，以及这些大脑机制如何与母性行为联系起来。本综述提供了一个总体框架，可作为未来调查的路线图。
84020编辑于 2023-10-24 - 来自专栏脑电信号科研科普
Nature reviews neuroscience:后扣带皮层的三分观点
后扣带回路（PCC）是大脑皮层中最为不了解的区域之一，但由于其独特的解剖和生理特性以及对高级认知功能和大脑疾病的重要贡献，近年来开始吸引越来越多的研究者。和前扣带回路相比，后扣带回路在人和动物模型中的研究相对较少，因此未来的研究方向应该专注于这一领域。本文作者详细介绍了近年来在后扣带回路方面的一些重要研究进展，包括跨物种和不同技术的结果，这些结果奠定了正式理论说明其功能的基础。基于这些证据，作者提出了一种三分法的观点，认为后扣带回路可以分为背侧PCC、腹侧PCC和后中央回皮层三个部分，分别支持执行、记忆和空间处理系统的整合。这一三分法的观点在之前的统一理论中消除了不一致性，为未来在这一领域的研究提供了有希望的新方向。
1.3K10编辑于 2023-06-25
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