由lai-sang Young the Human Brain,()10 11神经元主要通过电动冲动。研究人员经常将大脑皮层建模为耦合动力学系统:与源构成的大型净作品,该节点包括代表印度神经元动力学的较小子系统。当然,神经科学不仅仅是这样的网络。神经元动力学是由分子和细胞内水平上复杂的生物化学过程驱动的,皮质相互作用的输出会影响认知和行为。但是,神经元的动态相互作用在大脑功能中起着不可或缺的作用,并且数学出色(尤其是动态系统)可以阐明这些相互作用的生物学上有意义的模型。在这里,我关注灵长类动物的视野[4]。猕猴的视觉皮层与人类非常相似。这个大脑区域富含数据,因为实验者可以轻松访问它,并且它与感觉输入的近距离接近,使研究人员能够将皮质反应直接与视觉刺激相关联。这些特征使原始视觉成为基于生物学的定量理论的理想起点。视觉皮层可作为进入大脑皮层其余部分的窗口;它还提供
小脑 爬行动物脑。 爬行动物脑 边缘系统 大脑皮层。 所有人类都有大脑,大脑是由三个不同部分组成的物理器官。 有时我们不知道自己的行为、思维和感受方式,因为我们的大脑中存储了大量信息。 我们的大脑是一台终极计算机,可以存储并继续存储信息,包含神经元细胞。 我们的中枢神经系统包括三个大脑,它们会随着年龄的增长而进化:爬行动物脑、边缘系统和大脑皮层。 1. 爬行动物脑 爬行动物脑包含我们大脑最古老的部分,大约在 5 亿年前发育,存在于爬行动物中,但大脑发育较少。 这种结构仅限于产生简单而冲动的行为,类似于总是以相同方式重复的仪式,具体取决于生理状态:恐惧、饥饿、愤怒等。 这个大脑可以理解为神经系统的一部分,在条件满足时执行编程的遗传密码。它是最古老、最简单的大脑,决定是否关注某种情况。原因是它拒绝复杂、困难或风险,而喜欢简单、清晰和直接。 2. 边缘系统 边缘系统的功能与学习有关。如果某种行为产生愉快的情绪,我们倾向于重复它或试图改变我们的环境来重现这种体验。另一方面,如果它引起痛苦,我们就会记住这种体验,避免再次经历它。 边缘系统的关键元素是海马体,它从外部(视觉、嗅觉、听觉、触觉、味觉)和内部(内脏)来源接收信息。内部和外部感觉的整合被认为是情绪体验的基础。海马体中的细胞构成了情绪键盘。 人类有思考的头脑(理性大脑)和感觉的头脑(情绪大脑)。在正常情况下,我们个性的这两个方面是平衡的,相互协调的。情绪思维比理性思维快得多,它快速激活而不分析后果,遵循联想逻辑和分类思维。具体情况并改变先前的结论。从解剖学上讲,情绪思维由边缘系统管理。边缘系统负责管理情绪、学习和记忆,由杏仁核、海马体、海马旁回等结构组成。然而,“边缘系统”的概念更多地基于功能关系,而不是解剖结构。3. 大脑皮层大脑皮层是理性的大脑。它由我们大脑中管理抽象智力、推理、语言、记忆等的部分组成。这决定了一个人对“智力”的标准概念。它的名字来源于它是大脑中最现代的进化层。它是覆盖大脑的一层薄薄的外层,呈现出许多凹槽;它厚约 2 毫米,分为六层。这一层有 300 亿个神经元,提供记忆、知识、技能和积累的经验。大脑皮层无疑是人类与动物的最大区别,因为只有人类才具备这些品质。大脑皮层或理性大脑,它允许意识和控制情绪,同时发展认知能力:记忆、集中注意力、自我反省、自我激励、解决问题、选择正确的行为......它是一个人的有意识的部分,既有生理上的,也有情感上的。 Paul MacLean 的三位一体大脑理论 参考文献: Bradford, HF (1988). Fundamentos de neuroquímica. Barcelona: Labor. Carpenter, MB (1994). Neuroanatomía. Fundamentos. Buenos Aires: Editorial Panamericana. Delgado, JM; Ferrús, A.; Mora, F.; Rubia, FJ (eds) (1998)。《神经科学手册》。马德里:Síntesis。MacLean, P. (1990)。进化中的三位一体大脑:在古脑功能中的作用。Springer Science & Business Media。MacLean, P. (1999)。三位一体大脑、情绪和科学偏见。《心智与行为杂志》,20(2),141-160。Herrmann, N.、Black, SE、Lawrence, J.、Szekely, C.、Szalai, JP、McIlroy, WE,... & Rockwood, K. (2008)。阿尔茨海默病中的三位一体大脑:PET 研究。《欧洲神经病学杂志》,15(1),47-54。
在《细胞》杂志发表的一项研究中,中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心朱树嘉团队与中国科学院上海药物研究所李阳团队解析了成年哺乳动物大脑皮层和海马体中内源性N-甲基-ᴅ-天冬氨酸受体(eNMDAR)的组装和结构。
摘要 本文回顾了人工智能 (AI) 的现状以及创建具有类人认知能力的通用 AI 的探索。尽管现有的 AI 方法已经产生了在特定有界领域超越人类的强大应用程序,但这些技术具有阻碍通用智能系统创建的根本局限性。与此同时,在过去的几十年里,神经科学实验技术的爆炸式增长大大提高了我们对人脑的理解。本文认为,使用数学或逻辑技术改进当前 AI 不太可能带来通用 AI。相反,AI 社区应该结合神经科学对大脑皮层(人类大脑的智能中心)的发现。本文解释了当前 AI 技术的局限性。然后,它重点介绍了描述大脑皮层计算原理的生物学约束千脑理论。未来的 AI 系统可以结合这些原理来克服当前系统的局限性。最后,本文得出结论,AI 研究人员和神经科学家应该在特定主题上合作,以实现具有类人能力的生物学约束 AI。
在正常健康衰老过程中,通常会出现大脑皮层变薄和脑血流 (CBF) 减少。然而,基于成像的年龄预测模型主要使用大脑的形态特征。互补的生理 CBF 信息可能会改善年龄估计。在本研究中,对 146 名成年期的健康参与者获取了 T1 加权结构磁共振成像和动脉自旋标记 CBF 图像。分割出 68 个大脑皮层区域,计算每个区域的皮层厚度和平均 CBF。计算每个区域和数据类型与年龄的线性回归,并计算侧向性和相关矩阵。使用皮层厚度和 CBF 数据以及两种数据类型的组合训练了 16 个预测模型。年龄解释的皮层厚度数据 (平均 R 2 为 0.21) 中的方差比 CBF 数据 (平均 R 2 为 0.09) 中的方差更大。所有 16 个模型在结合两种测量类型并使用特征选择时的表现都明显更好,因此,我们得出结论,纳入 CBF 数据会略微改善年龄估计。2020 Elsevier Inc. 保留所有权利。
本文描述了注意力的神经模型。由于注意力不是一个脱离身体的过程,本文解释了大脑中的意识、学习、期望、注意力、共鸣和同步过程如何相互作用。这些过程表明注意力在我们一生中对动态稳定感知和认知学习起着关键作用。经典的物体和空间注意力概念被原型、边界和表面注意力的机械精确过程所取代。自适应共鸣触发自下而上的识别类别和自上而下的期望的学习,这有助于对我们的经验进行分类,并将原型注意力集中在预测行为成功的关键特征模式上。这些特征类别共鸣也维持了这些学习记忆的稳定性。不同类型的共振在视觉、听觉、感觉和认知过程中会引发功能上不同的意识体验,这些体验会被描述和解释,同时大脑皮层不同部分中注意力和解剖学上的关联也会不同。大脑皮层的所有部分都组织成分层电路。层状计算模型显示了注意力如何体现在典型的层状新皮层电路设计中,该设计整合了自下而上的过滤、水平分组和自上而下的注意力匹配。空间和运动过程遵循匹配和学习法则,这些法则在计算上与感知和认知过程遵循的法则互补。它们的法则适应一生中的身体变化,不支持注意力或意识状态。
摘要 — 重复经颅磁刺激 (rTMS) 是一种非侵入性神经调节技术,用于治疗多种神经系统疾病。该技术涉及在大脑皮层的某些区域施加磁场,以改变颅骨外的神经元兴奋性。然而,rTMS 效应背后的确切大脑机制尚未完全阐明。为此,为了产生脉冲磁场,设计了一个由微控制器控制的半桥转换器,用于在小动物身上应用 rTMS。此外,啮齿动物头部尺寸较小,因此必须设计一个磁换能器,目的是使用特定的小磁头将磁场聚焦在选定的大脑区域。然后,我们的目的是比较五种不同 rTMS 剂量对大鼠大脑代谢活动的影响。实验结果表明,一天的刺激可增强大脑皮层区域的代谢活动,同时三天的刺激还可能改变皮层下区域,而将 rTMS 应用次数延长至七天时则未发现这种结果。因此,传送的脉冲数可能是 rTMS 协议中的一个重要参数,突出了其在 rTMS 影响中的重要性。索引术语 — 细胞色素 c-氧化酶、磁疗、神经调节、重复经颅磁刺激。
摘要:组织培养物(尤其是脑类器官)的分析需要高度的协调、测量和监控。我们开发了一个自动化研究平台,使独立设备能够实现反馈驱动的细胞培养研究的协作目标。通过物联网 (IoT) 架构统一,我们的方法能够实现各种传感和驱动设备之间的持续通信交互,实现对体外生物实验的精确定时控制。该框架集成了微流体、电生理学和成像设备,以维持大脑皮层类器官并监测其神经元活动。类器官在定制的 3D 打印腔室中培养,这些腔室连接到商用微电极阵列以进行电生理学监测。使用可编程微流体泵实现定期进料。我们开发了计算机视觉液体体积估计方法,可实现高精度的抽吸培养基,并使用反馈来纠正培养基进料/抽吸循环期间微流体灌注的偏差。我们通过对小鼠大脑皮层类器官进行为期 7 天的研究验证了该系统,比较了手动和自动协议。自动化实验样本在整个实验过程中保持了强劲的神经活动,与对照样本相当。自动化系统可以每小时进行一次电生理记录,揭示了神经元放电率的显著时间变化,而这种变化在每天一次的记录中是观察不到的。
当那些决定将其打包,停止阅读报纸或不费心去学习如何使用新型智能电视的人时,会发生什么,大脑开始失去连接性。这在老年人中尤其令人担忧,他们已经在加工速度和大脑皮层的变化方面越来越大,这是衰老的自然后果。,但这些人不可避免地导致认知问题或记忆丧失。实际上,某些人认为是衰老的正常部分的精神衰落被认为是由于神经元联系的减弱或改变而导致的。让这些连接失误是逐渐下降的加速。
摘要背景:烟雾病(MMD)是一种少见的脑血管病,导致双侧颈内动脉及脑内主要动脉逐渐狭窄、闭塞。人们一直关注梗塞半球对认知功能的影响,而未梗塞半球的作用则较少受到关注。因此,我们旨在分别检测卒中后 MMD 患者左、右半球的皮质指标,特别是皮质复杂性。方法:本研究纳入28例 MMD 患者(14例男性,14例女性)和14例健康对照者。所有参与者均接受认知测试和磁共振成像(MRI)扫描。三维T1加权图像的预处理采用标准表面形态测量法。采用表面形态计量学统计分析,以错误发现率(FDR)P < 0.05为阈值,以分形维数(FD)定量描述大脑皮层复杂度。结果:卒中合并烟雾病患者存在广泛的认知功能障碍。右侧梗死患者左半球广泛性FD减少,主要位于颞上叶、额下叶和岛叶,中央后回、顶上叶和顶下叶也表现出广泛性的显著差异(FDR校正P < 0.05)。而左侧梗死患者右半球的FD改变仅限于楔前叶和扣带回峡部(FDR校正P < 0.05)。结论:卒中合并烟雾病患者再次证实存在广泛的认知功能障碍,双侧皮质复杂度均出现疯狂且不对称的降低。这些差异可能与不平衡的认知功能障碍有关,可能是长期慢性缺血和对侧半球对梗塞的补偿所致。关键词:烟雾病、中风、SBM、皮质复杂性、分形维数、认知功能障碍