摘要 Hubel 和 Wiesel 在他们的开创性发现中确定了敏感期,在这些敏感期中,经验可以通过发育过程中神经元活动的短暂变化对成人视觉皮层功能和行为产生持久影响。非感觉皮层(如前额叶皮层)是否存在类似的敏感期,其中活动的变化决定了成人回路的功能和行为,这仍然是一个活跃的研究领域。在这里,我们使用小鼠证明,在青少年时期抑制前额叶小清蛋白 (PV) 表达的中间神经元会导致成人前额叶回路连接、体内网络功能和行为灵活性的持续受损,而这种受损可以通过在成年期有针对性地激活 PV 中间神经元来逆转。相反,在成年期可逆地抑制 PV 中间神经元活动不会产生持久影响。这些发现确定了前额叶回路成熟的活动依赖性敏感期,并强调了发育过程中异常的 PV 中间神经元活动如何改变成人前额叶回路功能和认知行为。
。CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可证下可用(未经同行评审认证)是作者/资助者,他已授予 bioRxiv 永久展示预印本的许可。它是此预印本的版权持有者此版本于 2022 年 12 月 24 日发布。;https://doi.org/10.1101/2022.05.12.491630 doi:bioRxiv 预印本
摘要需要确定重度抑郁症的生物学指标,以帮助指导适当的诊断和优化治疗。动物模型模仿抑郁症的方面是对相关途径的早期探索的基本工具。在这项研究中,我们使用了Flinders敏感和抗药性线(FSL/FRL)来探索血管内皮生长因子(VEGF)途径基因(VEGF)途径基因的中心和外周经训练变化及其在单剂量的S-酮胺(15 mg/kg)之后的时间调节。我们发现S-酮胺诱导了FSL大鼠的快速(1小时)和持续(2和14天)的抗抑郁样作用。Analysis of mRNA expression revealed significant strain effects of Vegf, Vegf164, Vegfr-1, Nrp1, Nrp2, Rictor , and Raptor in the prefrontal cortex (PFC) and of Vegf164, GbetaL , and Tsc1 in the hippocampus (HIP), which indicates suppression of VEGF signaling in the FSL rats compared to FRL老鼠。通过FSL大鼠的血浆中VEGF和MTOR的表达降低,这一概念得到了进一步的证实。在大脑中,S-酮胺引起的急性相的转录变化,而不是持续相。 S-酮胺对PFC和HIP以及HIP中VEGF和VEGFR-1的VEGFR-2具有显着的治疗作用。 此外,我们发现S-酮胺特异性恢复了FSL大鼠PFC中NRP2和MTOR的降低。 总而言之,在大脑中,S-酮胺引起的急性相的转录变化,而不是持续相。S-酮胺对PFC和HIP以及HIP中VEGF和VEGFR-1的VEGFR-2具有显着的治疗作用。此外,我们发现S-酮胺特异性恢复了FSL大鼠PFC中NRP2和MTOR的降低。总而言之,
关于老年人身上容易观察到的右前额皮质的额外 fMRI 测量活动是否代表增强认知的补偿性激活,或者维持年轻时的大脑活动是否最能支持晚年认知功能,存在相当多的争议。为了研究这个问题,我们测试了一个由 461 名成年人(年龄 20-89 岁)组成的大样本,并在语义判断 fMRI 任务中将腹外侧和背外侧前额皮质的左侧化程度作为预测认知的个体差异变量。我们发现年轻人左侧化程度较高,但左侧化并不能预测更好的认知,而中年人前额皮质左侧化程度较高则可预测更好的认知表现,这证明左侧化、类似年轻人的模式在中年人身上是最佳的。这种关系在老年人身上则相反,较低的侧面性分数与更好的认知相关。研究结果表明,老年人的双侧性有助于认知,但这种模式在中年早期表现出来是低绩效者的特征。本文讨论了这些发现对当前神经认知老化理论的影响。
。CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可证永久有效。它是在预印本(未经同行评审认证)下提供的,作者/资助者已授予 bioRxiv 许可,可以在该版本中显示预印本。版权持有者于 2022 年 11 月 24 日发布了此版本。;https://doi.org/10.1101/2022.11.22.517525 doi:bioRxiv 预印本
结果:我们已经证明,从少数前额叶位置进行的静息状态 fNIRS 记录为检测 AD 和监测其进展提供了一种有前途的方法。首先使用高密度连续波 fNIRS 系统来验证 AD 患者前额叶皮质区域相对较低的血流动力学活动。通过使用氧合血红蛋白浓度变化的发作平均标准差作为输入支持向量机的特征;我们随后表明,光学通道子集在预测 AD 的存在和严重程度方面的准确性明显高于偶然性。结果表明,AD 可以用 0.76 的敏感度得分和 0.68 的特异性得分来检测,而 AD 的严重程度可以用 0.75 的敏感度得分和 0.72 的特异性得分(≤ 5 个通道)来检测。
关于通过阳极经颅直流电刺激 (tDCS) 调节左背外侧前额叶皮层 (前额叶 tDCS) 的走神倾向的能力,存在相互矛盾的证据。在这里,20 名参与者在 MRI 扫描仪中接受了 20 分钟的主动和假性前额叶 tDCS,分两次进行 (平衡)。在每次治疗中,他们完成两次持续注意力反应任务 (tDCS 之前和期间),其中包括记录走神主观反应的探针。我们通过动态功能网络连接 (dFNC) 和对默认模式、显着性和执行控制网络区域的动态因果建模分析,评估了 tDCS 对行为反应以及功能和有效动态的影响。行为结果提供了大量证据,支持 tDCS 对任务表现和走神倾向没有影响。同样,我们发现 tDCS 对潜在大脑状态的频率(频率)或停留时间(花费的时间)以及有效连接没有影响。总体而言,我们的结果表明前额叶 tDCS 无法调节走神倾向或影响潜在大脑功能。这扩大了之前行为复制失败的结论,表明前额叶 tDCS 可能不会导致自我生成认知过程中大脑活动的细微变化(即在行为阈值以下)。
摘要 尽管时间是生命的一个基本维度,但我们不知道大脑各个区域如何协作来跟踪和处理时间间隔。值得注意的是,对学习过程中神经活动的分析很少,主要是因为计时任务通常需要很多天的训练。我们研究了当动物学习计时 1.5 秒间隔时,时间编码是如何演变的。我们设计了一种新颖的训练方案,让大鼠在一次训练中从幼稚到熟练的计时表现,这让我们能够研究非常早期学习阶段的神经元活动。我们使用药理学实验和机器学习算法来评估内侧前额叶皮层和背侧纹状体的时间编码水平。我们的结果显示,在时间学习过程中,内侧前额叶皮层和背侧纹状体之间存在双重分离,前者致力于早期学习阶段,而后者在动物熟练掌握任务时参与其中。
尽管与动物接触对人类身心健康的影响受到越来越多的关注[1-5],但这些影响的神经生理学相关性尚未完全了解[6,7]。然而,这些相关性与理解人与动物关系的潜在机制[8-11]和设计有效的动物辅助干预措施高度相关。多项研究的作者报告说,与狗的积极互动可以降低压力参数,如血压、心率或皮质醇水平[12-14],并导致与结合或归属相关的神经化学物质的增加,如β-内啡肽、催产素和催乳素[15-17]。然而,这些参数的结果仍然尚无定论[13,18,19]。对人与动物互动背景下的神经学相关性的研究很少。初期研究利用神经成像技术调查了与动物互动时的神经反应[20-27]。这些研究中大多数都展示了动物的图像,而只有少数研究探讨了真实动物的影响。一项正电子发射断层扫描(PET)研究发现,与放松状态下相比,在熟悉的狗面前,与压力和交感神经唤起相关的大脑区域激活程度较低[23]。其他研究者观察到,与抚摸毛绒动物、看马或看毛绒动物相比,抚摸马时大脑右额极区域的活动更为显著[24]。另一项测量血液动力学反应的研究发现,参与者在抚摸猫时左下额回会做出激活反应[25]。此外,在注意力任务中,儿童在与狗互动后前额叶皮质的活动程度高于与机器狗互动后[26]。同样,在一项小规模试点研究中,参与者的大脑对活体动物的反应比对机械玩具动物的反应更强烈[27]。虽然这些研究首次揭示了人与动物互动的神经学相关性,但还需要进一步研究来了解不同形式的人与动物互动中发生的情况。获得的知识对于开展有效的动物辅助干预至关重要[28]。狗是动物辅助干预中最常用的动物[4,29,30]。本研究的目的是通过强有力的研究设计,调查动物辅助干预环境中不同形式的人与狗接触的神经学相关性。为了确保结果对实际应用尽可能有价值,我们调查了诊所动物辅助干预环境中参与者的反应,并涉及与狗的直接接触和互动。这也使我们能够控制与狗的不同接触量。与动物互动是一种与大多数人的情感相关的社交场合[7, 31–34]。多项评论已将前额叶皮质视为社会认知处理不同方面的关键区域,如心智理论/心理化[35]和理解自我和他人[36]。因此,前额叶皮质的活动对于研究人与动物互动的潜在机制非常重要。我们的研究旨在通过对照试验利用功能性近红外光谱 (fNIRS) 研究健康受试者前额叶皮质的大脑激活情况。我们比较了与狗的不同互动形式和与毛绒动物的不同互动形式。首先,我们预计与狗或毛绒动物接触的亲密程度增加与刺激量的增加相关,因此也与大脑活动的增加相关。其次,我们假设与毛绒动物的对照条件相比,参与者在与狗接触的条件下会表现出更高的大脑活动。
■ 研究表明,正念冥想可以增加后扣带皮层 (PCC) 和背外侧前额叶皮层 (DLPFC) 之间的静息状态功能连接 (rsFC),这被认为反映了将注意力转移到当下的改善。然而,之前对长期冥想练习者的研究缺乏定量的注意力测量,无法为 PCC – DLPFC 连接提供更直接的行为相关性和解释性锚点,而且样本量本身就有限。此外,正念冥想是否主要影响局部大脑功能,还是影响大规模大脑网络的动态,仍不清楚。在这里,我们试图复制和扩展先前的研究结果,即在 40 名长期冥想者(平均练习时间 = 3759 小时)的样本中,PCC – DLPFC rsFC 增加,这些样本还完成了注意力的行为分析。此外,我们