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自动识别特定局部皮质折叠模式
对局部皮质折叠模式的研究表明，其与精神疾病以及认知功能存在关联。尽管目前已有可视化 3D 皮质折叠的工具，但手动分类局部脑沟模式仍然是一项耗时且繁琐的任务。事实上，折叠的 3D 可视化有助于专家识别不同的脑沟模式，但折叠变异性非常高，以至于区分这些模式有时需要定义复杂的标准，这使得手动分类变得困难且不可靠。但是，评估这些模式对皮质功能组织的影响可能会受益于对大型数据库的研究，尤其是在研究罕见模式时。本文提出了几种自动分类折叠模式的算法，以便扩展和确认此类大型数据库上的形态学研究。提出了三种方法，第一种方法基于支持向量机 (SVM) 分类器，第二种方法基于非局部图像块估计器评分 (SNIPE) 方法，第三种方法基于 3D 卷积神经网络 (CNN)。这些方法足够通用，适用于各种折叠模式。它们在两种目前没有自动识别方法的模式上进行了测试：前扣带皮层 (ACC) 模式和电源按钮标志 (PBS)。这两种 ACC 模式几乎同样存在，而 PBS 在一般人群中是一种特别罕见的模式。提出的三种模型在 ACC 模式分类中实现了大约 80% 的平衡准确率，在 PBS 分类中实现了大约 60% 的平衡准确率。基于 CNN 的模型由于其执行速度快，更适合 ACC 模式分类。然而，基于 SVM 和 SNIPE 的模型在管理 PBS 识别等不平衡问题方面更有效。
手动运动中皮质肌肉耦合的探索
抽象目标。这项研究的主要目的是研究皮质肌肉，皮质内和肌间耦合。在此，我们建立了一个Cortico-Muscular功能网络（CMFN），以评估与制作拳头，张开手和手腕屈曲相关的网络差异。方法。我们使用转移熵（TE）来计算脑电图和肌电图数据之间的因果关系，并建立了TE连接矩阵。然后，我们应用了图理论来分析CMFN的聚类系数，全局效率和小世界属性。我们还使用hulief-f来提取beta2频段的TE连接矩阵的特征，以进行不同的手动运动，并在使用此功能进行动作识别时观察到高精度。主要结果。我们发现，Beta频段中三个动作的CMFN具有小世界属性，其中Beta2频段的小世界更强大。此外，我们发现提取的特征主要集中在左额叶区域，左运动区域，枕叶和相关肌肉中，这表明CMFN可用于评估与不同手动运动相关的皮层和肌肉之间的耦合差异。总体而言，我们的结果表明，Beta2（21-35 Hz）波是皮质和肌肉之间的主要信息载体，并且可以在Beta2频段中使用CMFN来评估皮质肌肉耦合。意义。我们的研究初步探讨了与手动运动相关的CMFN，提供了有关皮质和肌肉之间信息传播的其他见解，从而为中风患者的病理学皮质区域奠定了基础。
皮质视觉障碍 (CVI) 适应材料 - SPEVI
• 由于 CVI 的性质，许多患有该病的人可能无法获得标准材料 • 基于眼部损伤的干预和调整可能无法为患有 CVI 的人提供适当的支持 • 根据评估提供改编的材料非常重要
一个解码皮质注意力的数学框架......
科学发展日新月异，新的研究课题层出不穷，神经科学就是其中之一。人们提出了新的计算机模型来模拟人类的视觉和听觉系统，其中视觉是重点关注的领域。人类非常擅长将注意力集中在所需的声音上。听力受损的人无法做到这一点，因为助听器会放大所有传入信号。我们的目标是尝试模拟人类的听觉系统，特别是在听觉注意力方面。我们的耳朵总是活跃的，每时每刻都会听到各种各样的声音。我们的目标是模拟我们的注意力何时被一大堆杂音中的某个特定声音所吸引。如果在硬件系统上实现这一点，听力有问题的人就可以只关注所需的声音。这可以通过使用时间响应函数 (TRF) 的概念来开发，它显示了音频和 EEG 信号之间的线性关系。我们提出了一个新的数学框架来克服当前预测声音包络的挑战。使用相关性概念，将获得的包络与记录 EEG 数据时给出的音频输入进行比较。讨论了不同正则化参数值下的相关系数。与现有的最先进技术相比，所提出的数学技术给出了更好的结果。
脑皮质中的水平结构不对称
抽象的后磁共振成像（MRI）可以在组织学观察和人脑体内解剖学之间提供桥梁。旨在共同注册从两种技术中获得的数据的方法引起了兴趣。两个研究领域的最佳整合需要详细了解单个研究技术的组织特性需求，以及对组织固定步骤对MRI和组织学的成像质量结果的后果的详细了解。在这里，我们提供了现有的研究概述，这些研究桥接了最先进的成像方式，并讨论了纳入后验尸研究的设计，执行和解释中的背景知识。也将讨论的挑战转移到动物研究中。这种见解可以有助于进一步了解我们对正常和患病的人脑的理解，并促进来自单个学科的研究人员之间的讨论。
对皮质投影神经元命运多样性的时间控制
摘要在新皮层发育过程中，皮质投射神经元（PN）被顺序产生并组装成我们与环境相互作用的基础的电路。皮质PN在出生日期，层位置，近距离身份，连通性和功能方面是异质的。这种多样性在进化最新的物种中引起了争议，但是在皮质生成期间何时以及如何出现。虽然确定基因和早期随机性的时间锁定表达允许产生不同类型的PN，但在展开相似的转录过程中的时间差异，而不是这些程序中的基本差异，但进一步说明了PN亚型和跨物种之间的解剖变异性。总的来说，这些机制将在此处讨论，它参与了增加皮质PN多样性。
皮质相位振幅耦合是发生的关键
©作者2022。由牛津大学出版社（Oxford University Press）代表大脑的担保人出版。这是根据Creative Commons Attribution-Noncmercial Licens（https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/）发行的一份开放访问文章，该媒介在任何媒介中都可以在任何媒介中进行任何媒介，但前提是原始工作被正确引用。有关商业重复使用，请联系journals.permissions@oup.com 1
人类和猕猴皮质各层级和深度的髓鞘形成
图 1. 猕猴和人类皮质层级和深度的 T1w/T2w 比率。（A、B）用于评估猕猴（A）和人类（B）皮质区域和深度的 T1w/T2w 比率的分析方法示意图。左侧面板显示猕猴的 CHARM 6 级 27,28 和人类的 Schaefer 400 29 的离散块。中间面板根据猕猴的测地线距离或人类的感觉运动关联轴标记块，颜色从黄色（感觉运动）过渡到紫色（关联）。右侧面板可视化层状组织，颜色从深蓝色（深层）过渡到浅绿色（浅层）。 (C、D) 猕猴 T1w/T2w 比值沿测地距离的分布（C，R 2 = 0.096，P < 0.001）和人类感觉运动联想 (SA) 轴的分布（D，R 2 = 0.354，P < 0.001）。 (E、F) 猕猴 (E) 和人类 (F) 感觉运动、中部和联想区域内皮质深度方向的 T1w/T2w 比值；方差分析 *** P < 0.001。
毫米级无电池硬膜外皮质刺激器
毫米级无电池硬膜外皮质刺激器 Joshua E. Woods 1,& , Amanda L. Singer 1,2,& , Fatima Alrashdan 1 , Wendy Tan 1 , Chunfeng Tan 3 , Sunil A. Sheth 3 , Sameer A. Sheth 4 , Jacob T. Robinson 1,2,5,6,7 * 1 莱斯大学电气与计算机工程系，6100 Main St, Houston, TX, 77005 2 Motif Neurotech，702 Marshall St, Houston, TX, 77006 3 UTHealth McGovern 医学院神经内科，6431 Fannin St, Houston, TX, 77030 4 贝勒医学院神经外科系，1 Baylor Plaza, Houston, TX, 77030 5 莱斯大学生物工程系， 6100 Main St，休斯顿，德克萨斯州，77005 6 莱斯大学应用物理学项目，6100 Main St，休斯顿，德克萨斯州，77005 7 贝勒医学院神经科学系，1 Baylor Plaza，休斯顿，德克萨斯州，77030 & 这些作者贡献相同 * 通讯作者，jtrobinson@rice.edu 摘要 难治性神经和精神疾病越来越多地使用植入式神经调节装置进行脑刺激疗法治疗。然而，目前市售的刺激系统受到对植入式脉冲发生器和有线电源的需求的限制；这种架构的复杂性会产生多个故障点，包括导线断裂、移位和感染。实现微创方法可以增加获得这些疗法的机会。在这里，我们展示了第一个毫米大小的无导线脑刺激器，用于大型动物和人类受试者。这种数字化可编程的超脑治疗装置 (DOT) 宽度约为 1 厘米，但可以通过硬脑膜产生足够的能量来按需刺激皮质活动。这种极端的小型化是使用最近开发的磁电无线电力传输实现的，它使我们能够达到刺激大脑表面所需的功率水平，而无需直接接触皮质表面。这种外部供电的皮质刺激 (XCS) 开启了简单的微创外科手术的可能性，可以通过永不接触大脑表面的微型植入物实现精确、持久和在家的神经调节。当药物无效、效果不佳或产生无法忍受的副作用时，患者和临床医生越来越多地转向神经调节来寻求有效的治疗方法。对于帕金森病 (PD) 和特发性震颤 (ET)，深部脑刺激是治疗震颤 1 和其他症状 2 的标准治疗方法。对于重度抑郁症 (MDD) 和强迫症 (OCD) 等精神健康问题，越来越多的共识认为，当药物无法提供充分治疗时，通过神经生理学调节特定大脑区域的活动可以提供一种有效的治疗方法 3 。经颅磁刺激 (TMS) 就是应用这种刺激的一种方法。TMS 可以使用 1-2 特斯拉的外部磁场 4 ，非侵入性地激活大脑表面几毫米到几厘米大小的小区域，并且已经在大量临床研究中成功用于治疗神经精神疾病。自 1998 年以来，使用 TMS 治疗神经精神疾病的临床试验数量呈指数级增长，翻倍时间约为 2.5 年 5 。根据这些临床试验的数据，FDA 已批准使用 TMS 治疗难治性抑郁症，并且如果患者对传统抗抑郁疗法无效，大多数保险公司都会报销多次临床治疗的费用 6 。还有有希望的数据表明，TMS 可用于治疗强迫症 7 、创伤后应激障碍 8 和阿尔茨海默病 9 。虽然 TMS 是一种经过临床验证的疗法，但这种疗法有两个主要局限性。首先，TMS 系统目前需要大约 3 MW 10 的大峰值功率，这意味着它们目前仅获准在诊所使用。因此，对于住得离 TMS 设施较远或无法从工作或其他生活中抽出时间接受日常 TMS 治疗的患者，无法使用 TMS。其次，每次治疗定位可能不精确，因为每次患者在诊所时都必须对准刺激器。虽然还有其他非侵入性脑刺激形式，如经颅直流刺激 (tDCS) 和经颅交流刺激 (tACS)，但没有一种家用神经刺激技术得到广泛使用，可能是因为非侵入性电刺激器产生的电场无法达到直接激活大脑区域所需的场强，而不会激活头皮中的神经，而头皮神经会产生疼痛的副作用 11 。植入式刺激器可以提供精确的电刺激，持续激活大脑，但这些植入物需要复杂的外科手术，其成本和复杂性可能会限制患者的接受度。传统上，慢性刺激器的植入包括由电池供电的植入式脉冲发生器 (IPG)，通过电线连接到刺激部位 12–15 。当 IPG 植入胸部时，导线必须穿过头部和颈部，据报道，4% 至 15% 的植入导线会因频繁移动而发生导线移位和断裂 16,17 。或者，也可以将 IPG 植入颅骨中，这需要患者接受开颅手术 18,19 。尽管如此，这些类型的设备已成功用于根据这些临床试验的数据，FDA 已批准使用 TMS 治疗难治性抑郁症，并且如果患者对传统抗抑郁疗法无效，大多数保险公司会报销多次诊所治疗的费用 6。还有有希望的数据表明，TMS 可用于治疗强迫症 7、PTSD 8 和阿尔茨海默病 9。虽然 TMS 是一种经过临床验证的疗法，但这种疗法有两个主要局限性。首先，TMS 系统目前需要大约 3 MW 10 的大峰值功率，这意味着它们目前仅被批准用于诊所。因此，对于那些住得离 TMS 设施很远或无法抽出时间离开工作或其他生活活动来参加日常 TMS 治疗的患者来说，TMS 是无法使用的。其次，由于患者每次在诊所时都必须对准刺激器，因此每次治疗的定位可能不精确。虽然还有其他非侵入性形式的脑刺激，如经颅直流电刺激 (tDCS) 和经颅交流电刺激 (tACS)，但没有一种家用神经刺激技术得到广泛使用，可能是因为非侵入性电刺激器产生的电场无法达到直接激活大脑区域所需的场强，而不会激活头皮中的神经，而头皮神经会产生疼痛的副作用 11 。植入式刺激器可以提供精确的电刺激，持续激活大脑，但这些植入物需要复杂的外科手术，其成本和复杂性会限制患者的采用。传统上，慢性刺激器的植入包括由电池供电的植入式脉冲发生器 (IPG)，通过电线连接到刺激部位 12–15 。当 IPG 植入胸部时，导线必须穿过头部和颈部，据报道，4% 至 15% 的植入导线因频繁移动而导致导线移位和断裂 16,17 。或者，也可以将 IPG 植入颅骨中，这需要患者接受开颅手术 18,19 。尽管如此，这些类型的装置已成功用于根据这些临床试验的数据，FDA 已批准使用 TMS 治疗难治性抑郁症，并且如果患者对传统抗抑郁疗法无效，大多数保险公司会报销多次诊所治疗的费用 6。还有有希望的数据表明，TMS 可用于治疗强迫症 7、PTSD 8 和阿尔茨海默病 9。虽然 TMS 是一种经过临床验证的疗法，但这种疗法有两个主要局限性。首先，TMS 系统目前需要大约 3 MW 10 的大峰值功率，这意味着它们目前仅被批准用于诊所。因此，对于那些住得离 TMS 设施很远或无法抽出时间离开工作或其他生活活动来参加日常 TMS 治疗的患者来说，TMS 是无法使用的。其次，由于患者每次在诊所时都必须对准刺激器，因此每次治疗的定位可能不精确。虽然还有其他非侵入性形式的脑刺激，如经颅直流电刺激 (tDCS) 和经颅交流电刺激 (tACS)，但没有一种家用神经刺激技术得到广泛使用，可能是因为非侵入性电刺激器产生的电场无法达到直接激活大脑区域所需的场强，而不会激活头皮中的神经，而头皮神经会产生疼痛的副作用 11 。植入式刺激器可以提供精确的电刺激，持续激活大脑，但这些植入物需要复杂的外科手术，其成本和复杂性会限制患者的采用。传统上，慢性刺激器的植入包括由电池供电的植入式脉冲发生器 (IPG)，通过电线连接到刺激部位 12–15 。当 IPG 植入胸部时，导线必须穿过头部和颈部，据报道，4% 至 15% 的植入导线因频繁移动而导致导线移位和断裂 16,17 。或者，也可以将 IPG 植入颅骨中，这需要患者接受开颅手术 18,19 。尽管如此，这些类型的装置已成功用于每次治疗定位可能不精确，因为患者每次去诊所时都必须对准刺激器。虽然还有其他非侵入性形式的脑刺激，如经颅直流电刺激 (tDCS) 和经颅交流电刺激 (tACS)，但没有一种家用神经刺激技术得到广泛使用，可能是因为非侵入性电刺激器产生的电场无法达到直接激活大脑区域所需的场强，而不会激活头皮中的神经，从而产生疼痛的副作用 11 。植入式刺激器可以提供精确的电刺激，持续激活大脑，但这些植入物需要复杂的外科手术，其成本和复杂性可能会限制患者的采用。慢性刺激器的植入传统上包括由电池供电的植入式脉冲发生器 (IPG)，并通过电线连接到刺激部位 12–15 。当 IPG 植入胸部时，导线必须穿过头部和颈部，频繁移动会导致导线移位和断裂，据报道，植入导线中有 4% 至 15% 会发生这种情况 16,17 。或者，也可以将 IPG 植入颅骨中，这需要患者接受开颅手术 18,19 。尽管如此，这些类型的设备已成功用于每次治疗定位可能不精确，因为患者每次去诊所时都必须对准刺激器。虽然还有其他非侵入性形式的脑刺激，如经颅直流电刺激 (tDCS) 和经颅交流电刺激 (tACS)，但没有一种家用神经刺激技术得到广泛使用，可能是因为非侵入性电刺激器产生的电场无法达到直接激活大脑区域所需的场强，而不会激活头皮中的神经，从而产生疼痛的副作用 11 。植入式刺激器可以提供精确的电刺激，持续激活大脑，但这些植入物需要复杂的外科手术，其成本和复杂性可能会限制患者的采用。慢性刺激器的植入传统上包括由电池供电的植入式脉冲发生器 (IPG)，并通过电线连接到刺激部位 12–15 。当 IPG 植入胸部时，导线必须穿过头部和颈部，频繁移动会导致导线移位和断裂，据报道，植入导线中有 4% 至 15% 会发生这种情况 16,17 。或者，也可以将 IPG 植入颅骨中，这需要患者接受开颅手术 18,19 。尽管如此，这些类型的设备已成功用于
军事模拟测试中的皮质注意力研究
注意是获得高级大脑功能类别的最后复杂的大脑过程之一，也是许多其他认知过程的基础，是目前研究最多的功能之一。注意力的概念随着时间的推移而变化，目前被认为是一组执行特定信息处理操作的神经区域网络。在这些网络中，应该强调两个：前注意网络，在解剖学上位于大脑的额叶区域，从根本上与目标的检测/选择相关；后注意网络，与注意的视觉空间方向相关，在解剖学上由丘脑、上丘和后顶叶皮质区域构成。因此，注意力可以被定义为控制信息处理的中心机制，它通过激活和抑制过程根据有机体的目标起作用，并且可以面向感觉、结构、