我们开发了一种基于自主量子热机的经典计算物理模型。这些机器由连接到不同温度的几个环境的少数相互作用的量子比特 (qubit) 组成。这里利用流经机器的热流进行计算。该过程首先根据逻辑输入设置环境的温度。机器不断发展,最终达到非平衡稳定状态,从中可以通过辅助有限尺寸储层的温度确定计算的输出。这种机器,我们称之为“热力学神经元”,可以实现任何线性可分函数,我们明确讨论了 NOT、3-MAJORITY 和 NOR 门的情况。反过来,我们表明热力学神经元网络可以执行任何所需的功能。我们讨论了我们的模型与人工神经元(感知器)之间的密切联系,并认为我们的模型提供了一种基于物理的替代神经网络模拟实现,更广泛地说,是一种热力学计算平台。
影响大脑皮层的脑损伤导致神经元不可逆转的神经损失造成神经系统缺陷,但仍然没有任何治疗选择。对这些条件的唯一可能的治疗方法是重建丢失的神经元回路,这原则上可以通过干细胞疗法来实现。但是,当干细胞被植入时,它们仅提供营养作用,并且无法进行大量的组织置换并重新布线受损的组织。在这个项目中,我旨在实施向新的靶向治疗方法进行范式转变,从而可以恢复皮质脑损伤中功能性神经元网络活性。在这种观点中,我的目的是:i)开发一个能够支持皮质脑器官(CBOS)植入的人类特异性水凝胶; ii)通过3维(3D)生物印刷来实现CBO之间功能性神经元连接的体外指导; iii)使用插入式3D生物打印连接CBO和病变的小鼠视觉皮层; iv)通过病变的皮层电路中的CBO积分实现体内功能网络恢复。我已经通过2-光子介导的与植入的CBO相邻的活小鼠皮质大脑的光敏感聚合物的2光子介导的光子敏感聚合物的交联,已经开发了体内制造的3D水凝胶,能够指导CBO的体内生长。拟议的项目有可能为皮质脑病变疗法提供新的最新治疗选择,仅结合属于不同领域的多种能力:神经科学,细胞疗法,生物工程。连接的开创性性质是关于i)创建原位额外的细胞矩阵(ECM)模拟结构以在体内重建神经元网络和丢失的神经功能的模拟结构; ii)使用脑类器官作为具有定义有组织结构的电动单元,以刺激脑可塑性并加强与宿主脑组织的突触连接。
生命的头几年是大脑成熟和学习的时期。对于年轻婴儿来说,获得能力来驾驶其复杂环境是一个重大挑战。他们必须通过经历身体运动的本体感知作用来理解自己行动的目的。同时,他们必须对身体和社会实体在其环境中的行为进行基本了解。在生理层面上,这种学习过程依赖于神经元网络中连接的持续形成和修剪,这使婴儿可以以越来越复杂的方式解释感觉信息并将其经验转化为适当的行为反应。然而,在功能层面上,它仍然是一个开放的理论和经验问题,基本原则是婴儿早期大脑发育和学习的基础。认知神经科学的有影响力的理论描述认为,预测模型的形成和完善是人类大脑的主要工作原理,并且学习的主要目的
从单细胞活动中重建神经元网络连接对于理解大脑功能至关重要,但从大量静默神经元中破译连接这一难题在很大程度上尚未解决。我们展示了一种使用刺激结合监督学习算法来获取模拟静默神经元网络连接的协议,该协议能够高精度地推断连接权重,并高精度地预测单脉冲和单细胞水平的脉冲序列。我们将我们的方法应用于大鼠皮层记录,这些记录通过异质连接的漏积分和放电神经元电路馈送,这些神经元以典型的对数正态分布发声,并证明在刺激多个亚群期间性能有所提高。这些关于所需刺激数量和协议的可测试预测有望增强未来获取神经元连接的努力,并推动新的实验以更好地理解大脑功能。
大脑包含相互连接的神经元网络,因此了解网络架构对于理解大脑功能至关重要。因此,我们绘制了昆虫大脑(果蝇幼虫)的突触分辨率连接组,该大脑具有丰富的行为,包括学习、价值计算和动作选择,包含 3,013 个神经元和 544,000 个突触。我们描述了神经元类型、中枢、前馈和反馈通路以及跨半球和脑神经索相互作用。我们发现了普遍的多感觉和半球间整合、高度递归的架构、来自下行神经元的丰富反馈以及多个新颖的电路基序。大脑最递归的电路包括学习中心的输入和输出神经元。一些结构特征(包括多层快捷方式和嵌套递归循环)类似于强大的机器学习架构。所确定的大脑架构为未来神经回路的实验和理论研究奠定了基础。
摘要在该领域达成共识,即小胶质细胞在神经发育过程中起着杰出作用,例如突触修剪和神经元网络成熟。因此,出现了当前将小胶质细胞缺陷与神经发育障碍(NDDS)相关的动量。这个概念受啮齿动物的研究和临床数据的挑战。有趣的是,小胶质细胞的数量减少或小胶质细胞功能不一定会导致明显的NDD表型,而神经精神病症状似乎主要在成年期发展。因此,仍然开放讨论小胶质细胞是否确实是健康神经发育必不可少的。在这里,我们批判性地讨论了小胶质细胞在突触修剪中的作用,并突出区域和年龄依赖性。我们提出了在NDD的背景下的小胶质细胞介导的突触修剪的更新模型,并讨论了针对这些疾病治疗这些疾病的小胶质细胞的潜力。
我们使用1891年全面重建神经元的广泛数据集研究了小鼠神经元轴突中突触前接触的分布,并检查了全脑单细胞神经元网络。我们发现,在整个轴突和大脑区域中,Bouton位置并非均匀。由于我们的算法能够从完全形态重建数据集中产生全脑单细胞连接矩阵,因此我们进一步发现,非均匀的布顿位置对网络布线有重大影响,包括学位分布,Triad Census和社区结构。通过干扰神经元形态,我们进一步探讨了解剖细节和网络拓扑之间的联系。在我们的计算机探索中,我们发现树突状树和轴突树跨度将对网络接线产生最大的影响,然后是突触接触删除。我们的结果表明,在单细胞水平的整个大脑网络的研究中,必须仔细解决神经解剖学细节。
2。75705健康与疾病(讲座)的神经元网络Medex13 3 CEM 15705 2。74128压力生理的基础知识(讲座/研讨会)MEDEX15 3 CEM 14128 2。74129脑成像和神经解剖学(讲座)MEDEX14 3 CEM 14129 2。74310神经疾病的期刊俱乐部(研讨会)MEDEX22 3 CEM 14310 2。74331精神病学中的疾病(讲座/研讨会)Medex17 3 CEM 14331 2。75094 MTN - 讲座(讲座)MEDEX20 3 CEM 15094 2。75095 MTN的临床试验 - 实用培训(实用培训)MEDEX21 3 CEM 15095 2。74333实验室方法II(1周实验实习)MEDEX32 3 CEM 14333 2。75451医学科学应用统计(研讨会)36 3 CEM 15451 2。75464良好的科学实践(研讨会)MEDEX35 3 CEM 15464 2。从基础研究到产品研讨会(研讨会/游览)Medex16 3 cm 2。从基础研究到产品讲座(讲座)MEDEX18 3 cm
大型神经元网络的抽象模拟是理解和解释健康和患病大脑的实验数据的重要方法。由于模拟软件的快速开发以及不同神经元类型的定量数据的积累,因此可以以“自下而上”的方式预测局部微电路的计算和动态性能。可以将这些模型的模拟数据与实验和“自上而下”的建模方法进行比较,并依次桥接尺度。在这里,我们使用软件Snudda来描述开源管道,以预测微电路连接性,并以可复制的方式使用神经元模拟环境来设置模拟。我们还说明了如何进一步“策划”从公共数据库中获得的单个神经元形态的数据。该模型建筑管线用于建立小鼠背纹状体的全尺度蜂窝级模型的第一版。该工作中的模型成分在这里用于说明对皮层下核(例如基底神经节)进行建模时所需的不同步骤。
肠道轴的作用已成为自闭症谱系障碍(ASD;自闭症)的重要组成部分,因为许多自闭症患者经历了影响情绪和行为的胃肠道症状。ASD是根据社会互动和沟通的困难以及重复和/或限制性行为诊断出的,这些行为会对日常生活产生重大影响。尽管许多自闭症患者在各个领域都具有出色的技能,但大约30%的自闭症患者需要为日常生活提供大量支持,并减少了获得教育和卫生服务以及一般社区的机会。必须确定肠道和脑神经元网络中的分子途径,以有助于设计新的治疗方法。本期特刊要求进行研究,描述综合症和罕见的遗传变异,基因环境相互作用以及影响自闭症中肠道脑轴的潜在生物学机制,如临床前和临床研究所证明。