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青少年大脑认知发展 (ABCD) 研究中健康青少年的抑郁症家庭风险神经回路标记
摘要背景：抑郁症家族史是早发性抑郁症的有力预测因素，这可能通过与奖励和情绪处理有关的神经回路的改变而带来风险。这些改变可能在有家族性抑郁症风险但目前没有患抑郁症的年轻人身上很明显。然而，由于研究数量少、样本量小，很难找到可靠且可重复的发现。在目前的研究中，我们试图确定与抑郁症家族风险相关的功能连接 (FC) 模式。方法：参与者包括健康的（即一生中没有精神病诊断）青少年，他们有较高的家庭抑郁症风险（HR）（n = 754；至少有一位父母有抑郁症病史）和健康的青少年，他们有较低的家庭精神病风险（LR）（n = 1745；没有父母精神病史），年龄在 9 至 10 岁之间，来自青少年大脑认知发展 (ABCD) 研究样本。我们进行了全脑种子到体素分析，以检查杏仁核、尾状核、伏隔核和壳核的静息态 FC 的组间差异。我们假设 HR 青少年会表现出整体杏仁核高连接和纹状体低连接模式，这主要由母亲风险驱动。结果：HR 青少年的尾状角回 FC 弱于 LR 青少年（a = 0.04，Cohen 'sd = 0.17）。有母亲抑郁病史的 HR 青少年特别表现出比 LR 青少年更弱的尾状角回 FC（a = 0.03，Cohen 'sd = 0.19）以及更弱的尾状背外侧前额皮质 FC（a = 0.04，Cohen 'sd = 0.21）。结论：纹状体连接较弱可能与家庭抑郁症风险增加有关，这主要是由母亲病史引起的。确定青少年抑郁风险的大脑标志物可以为改善早期发现、诊断和治疗的方法提供信息。
在误差减少回路中使用神经网络的准强化学习对 100 个激光束阵列进行实验相位控制
近来，需要高平均功率激光束的应用数量急剧增加，涉及大型项目，如空间清洁 [1]、航天器推进 [2]、粒子加速 [3]，以及工业过程 [4] 或防御系统 [5]。激光光束组合是达到极高功率水平的最常用方法之一，特别是相干光束组合 (CBC) 技术 [6]。它们旨在对放大器网络传输的平铺激光束阵列的发射进行相位锁定，以产生高亮度的合成光束。由于实际激光系统（尤其是光纤激光系统）中阵列中光束之间的相位关系会随时间演变，因此这些技术必须通过伺服环路实时校正合成平面波的相位偏差。近年来，CBC 技术得到了广泛发展，探索了调整合成离散波前中各个相位的不同方法。它们可以分为两大类。在第一类中，测量阵列中光束的相位关系，然后进行校正 [7]。在第二种方法中，实际波前和期望波前之间的差异通过迭代过程得到补偿 [8]。在后一种情况下，优化算法驱动反馈回路，分析所有光束之间干涉的阵列相位状态的更多全局数据 [9,10]。这些技术通常更易于实施，所需电子设备更少，但需要更复杂的数值处理，其中一些技术在处理大量光束时速度会降低。最后一个问题与反馈回路中达到预期相位图所需的迭代次数有关，该迭代次数会随着要控制的相位数的增加而迅速增加。最近，人们研究了神经网络 (NN) 和机器学习，以期找到一种可能更简单、更有效的方法来实现相干光束组合。已发表的文献 [11] 中涉及的一种方案依赖于卷积神经网络 (VGG) 的直接相位恢复，然后一步完成相位校正，例如在自适应光学 NN 的开创性工作 [12]。 NN 用于将光束阵列干涉图样的强度（在透镜焦点处形成的远场或焦点外的图像、分束器后面的功率等）直接映射到阵列中的相位分布中。恢复初始相位图后，可以直接应用相位调制将相位设置为所需值。[11] 中报告的模拟表明，当阵列从 7 条光束增加到 19 条光束时，基于 CNN 的相位控制的精度会下降。这一限制在波前传感领域也得到了强调，因此 NN 通常仅用作初始化优化程序的初步步骤 [13]。另一种可能的方案是强化
在家中通过长期无线传输侵入式神经记录，用于发现神经回路和进行自适应刺激
图 2 。丘脑底和皮质导线的解剖和生理定位（示例来自 RCS04）。a、STN 触点相对于微电极映射定义的 STN 边界（蓝色轮廓）的定位。微电极图（绿线）显示 STN 的边界，其由具有典型 STN 单元放电模式和速率的细胞（红点）定义。DBS 导线的预期深度由此图确定，并标记接触号。中间触点（1 和 2）位于 STN（运动区）背侧 4 毫米内。黑点是黑质网状部中的细胞。b、从硬膜下桨状导线记录的体感诱发电位（来自正中神经的刺激），由三个重叠的接触对拼接而成。 8-9 对和 9-10 对之间的 N20 电位反转（箭头）表明触点 9 定位到主电机
使用玻璃对海马进行长期横向成像...
摘要 海马由沿隔颞轴重复的刻板神经元回路组成。该横向回路包含具有刻板连接的不同子区，支持关键的认知过程，包括情景记忆和空间记忆。然而，现有技术无法对体内横向海马回路进行全面测量。在这里，我们开发了一种通过植入玻璃微潜望镜对清醒小鼠的横向海马平面进行双光子成像的方法，允许光学访问主要的海马子区和锥体神经元的树突树突。使用这种方法，我们追踪了 CA1 顶端树突的树突形态动态并描述了树突棘周转。然后我们使用钙成像来量化位置和速度细胞在子区中的普遍性。最后，我们测量了空间信息的解剖分布，发现空间选择性沿 DG 到 CA1 轴分布不均匀。这种方法扩展了现有的海马回路结构和功能测量工具箱。
前额皮质中成熟的小清蛋白中间神经元的功能需要在出生后敏感期进行活动
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。
预测编码和主动推理的大脑结构的演变 Giovanni Pezzulo 1、Thomas Parr 2、Karl Friston 2 1. 国家研究
摘要 本文探讨了预测处理的大脑结构的进化。我们认为，预测感知和行动的大脑机制不是我们这些高级生物在进化后期添加的。相反，它们是从简单的预测回路（如自主神经反射和运动反射）逐渐发展而来的，这些预测回路是我们早期进化祖先的遗产，也是解决其自适应调节基本问题的关键。我们用包含不断增加的层次宽度和深度的预测回路的生成模型来正式描述从简单到复杂的大脑。这些可能从一个简单的稳态主题开始，并在进化过程中以四种主要方式进行阐述：包括预测控制多模态扩展为异质回路；其复制形成多个感觉运动回路，从而扩展了动物的行为范围；并逐渐赋予生成模型层次深度（以处理在不同空间尺度上展开的世界的各个方面）和时间深度（以面向未来的方式选择计划）。反过来，这些阐述为解决日益复杂的动物所面临的生物调控问题提供了保障。我们的提议将有关预测处理的神经科学理论与不同动物物种大脑结构的进化和比较数据结合起来。关键词：预测处理；主动推理；大脑进化；大脑结构；模型选择；自然选择。
尖峰神经网络的脑启发的神经电路演变
在生物神经系统中，不同的神经元能够自组织形成不同的神经回路，以实现多种认知功能。但是，尖峰神经网络的当前设计范式基于深度学习的结构。这种结构以前馈连接为主，而无需考虑不同类型的神经元，这显着阻止了尖峰神经网络在复杂的任务上意识到它们的潜力。将生物神经回路的丰富动力学特性用于对当前尖峰神经网络的结构进行建模。本文通过将饲喂和反馈连接与兴奋性和抑制性神经元相结合，提供了更具生物学上合理的进化空间。我们利用神经元的局部尖峰行为来适应发展神经回路，例如正向激发，正向抑制，反馈抑制和局部局部抑制峰值依赖性依赖性可塑性，并与全球误差信号结合使用突触量。通过使用进化的神经回路，我们构建了尖峰神经网络，用于图像分类和增强学习任务。使用具有丰富的神经回路类型的脑启发的神经电路演化策略（NEUEVO），进化的尖峰神经网络极大地增强了感知和强化学习任务的能力。Neuevo在CIFAR10，DVS-CIFAR10，DVS-GETURE和N-CALTECH101数据集上实现了最新的性能，并在ImageNet上实现了高级性能。与人工神经网络一起实现可相当的性能，结合了上政策和非政策深度加固学习算法。TheevolvedSpikingNeuralCircuitSlayThayThayThayThaythayTheFoundationForneFoundationFortheeFoundationFortheeFoundationFortheeFoldutionforpsects and voldicts具有功能。
通过研究焦虑、抑郁和精神分裂症中的大脑复杂性和神经回路功能障碍，架起神经科学与精神病学之间的桥梁
焦虑、抑郁和精神分裂症是复杂的精神疾病，其特征是神经回路、神经递质系统和大脑连接中断，导致情绪调节和认知功能受损。本综述研究了影响这些疾病的遗传、环境和神经生物学因素，强调了神经递质（如血清素、多巴胺和去甲肾上腺素）在情绪调节、应激反应和神经可塑性中的重要作用。这些发现强调了个性化治疗方法的必要性。本综述还探讨了将药物干预与非药物治疗方式相结合的综合策略，包括针灸、草药和正念，这些策略有望实现个性化治疗。神经成像和神经刺激技术的进步，如特征向量中心性映射和机器学习驱动的分析，提供了对大脑连接的更深入了解，并能够实施更有针对性的干预措施。这对于精神分裂症尤其重要，因为多巴胺介导的纹状体前额叶连接中断会导致认知缺陷和临床症状。然而，目前的局限性，例如对这些疾病背后的神经回路的理解不足以及传统治疗对某些亚群的有效性有限，凸显了现有研究和治疗方法中的关键差距。此外，本文还讨论了如何将计算模型与传统医学相结合以增强我们对神经递质相互作用和神经通路的理解。这种整合促进了创新疗法，既能解决短期症状，又能解决长期恢复能力。这种跨学科方法将基础神经科学与临床实践联系起来，为有效的个性化治疗铺平了道路，并为精神疾病患者带来了新的希望。
用于制冷机组性能评估的数字孪生的开发和应用
图片列表（续） 图 页 2.9 回路 2 中冷冻水的三个小时正常运行监测时间 – (a) 压力和温度，以及 (b) 离心泵流量和速度 ............................................................................................................................. 29 2.10 暖通空调建筑房间（回路 1）三个小时的正常运行时间 – 热负荷和温度 ............................................................................................................. 30 3.1 制冷机组（组件、传感器）和数字孪生的相互作用以估计性能 ............................................................................................. 34 3.2 制冷机组预防性维护策略中主要组件的监测 ............................................................................................................. 35 3.3 可以使用多种方法进行预测和诊断，包括无模型、基于模型、统计分析和连接到工厂控制系统时的机器学习 ................ ...制冷机装置模型由四个回路组成，回路 1、2 和 3 中的电动机运行采用 PI 控制 ............................................................................................................. 42 3.6 案例 1 – 摩擦误差测试的泵速（a）标称值，和（b）电机和泵联轴器中产生摩擦的情况 ............................................................................................................. 44 3.7 案例 2 – 管道堵塞时的冷冻水流量（a）标称值，和（b）蝶阀开度减小条件 ............................................................................................................. 45 3.8 案例 3 – 泵的机械功率消耗（a）标称值，和（b）效率降低条件 ............................................................................................................. 46
猫 (Felis catus domesticus) 脑底动脉的解剖学研究
对 40 只成年猫 (Felis catus domesticus)（其中 23 只雌性，17 只雄性）的脑底部动脉排列进行了研究。为此，用可聚合丙烯酸树脂从 10 个标本中制作头部动脉系统的模型，并在另外 30 个个体中用氯丁橡胶乳胶填充头部动脉系统。大脑底部的动脉依赖于颈动脉系统和椎基底动脉系统，负责形成大脑的动脉回路。脑动脉回路的前端部分相对于脑底部横向排列，类似于椭圆形，并由前端交通动脉 (60%) 封闭。该回路的尾部呈现出形态学特征，即不对称性和其自身的排列，对于每个样本而言，因此不可能与几何图形建立对应关系，它仍然被脑颈动脉的尾部分支和基底动脉的末端分支封闭，在两个对流管中，还观察到该回路内部存在网络结构（100％）。猫的脑血管模式趋向于从亚型 2 alpha 到亚型 2 beta，这是由 DE VRIESE (1905) 提出的，并且是在其系统发育发展的中期和最终阶段之间发现的，这是由 TESTUT (1911) 考虑的。