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睡眠期间，人类运动皮层会重现学习到的运动模式
1 麻省总医院神经内科神经技术和神经恢复中心，马萨诸塞州波士顿 02114，2 哈佛医学院，马萨诸塞州波士顿 02114，3 退伍军人事务部神经修复和神经技术中心，罗德岛州普罗维登斯 02908，4 布朗大学卡尼脑科学和工程学院研究所，罗德岛州普罗维登斯 02912，5 斯坦福大学休斯医学研究所，加利福尼亚州帕洛阿尔托 94305，6 加利福尼亚大学圣地亚哥分校神经科学和放射学系，加利福尼亚州拉霍亚 92093，7 麻省总医院神经外科系，马萨诸塞州波士顿 02114，8 哈佛医学院哈佛-麻省理工学院健康科学与技术项目神经科学项目，马萨诸塞州波士顿 02115
从猕猴视觉皮层的双光子钙信号解码像素级图像特征
张逸君 yijzhang@sjtu.edu.cn 上海交通大学计算机科学与工程系，中国； 北京大学计算机科学与技术系，中国 卜同 putong30@pku.edu.cn 北京大学计算机科学与技术系，中国 张继元 jyzhang@stu.pku.edu.cn 北京大学计算机科学与技术系，中国 唐世明 tangshm@pku.edu.cn 北京大学生命科学学院和北大-清华生命科学中心，中国 余兆飞 yuzf12@pku.edu.cn 北京大学计算机科学与技术系，中国； 北京大学人工智能研究所，中国 刘建凯 j.liu9@leeds.ac.uk 利兹大学计算学院，英国 黄铁军 tjhuang@pku.edu.cn 北京大学计算机科学与技术系，中国；北京大学人工智能研究所，中国；北京人工智能研究院，中国
运动皮层中精确时间模式的神经实现
。CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可，根据 （未经同行评审认证）提供，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 4 月 27 日发布。；https://doi.org/10.1101/2022.04.27.489682 doi：bioRxiv 预印本
自闭症谱系障碍青年的运动皮质兴奋/抑制失衡：MRS-TMS 方法
兴奋/抑制失衡被认为是自闭症谱系障碍 (ASD) 认知症状的神经生物学基础。使用磁共振波谱 (MRS) 的研究试图表征 ASD 中的 GABA 和谷氨酸脑水平。然而，报告的结果好坏参半。在这里，我们通过实施结合 MRS 和经颅磁刺激 (TMS) 的更全面方法来表征 ASD 中 GABA 系统的神经化学和生理方面。一组 16 名年轻 ASD 成人和一组 17 名对照者参与了这项研究。我们分别使用 MEGAPRESS 和 PRESS 序列进行了一次 MRS 会话来评估运动皮层 GABA + 和谷氨酸 + 谷氨酰胺 (Glx) 水平。此外，还实施了 TMS 实验，包括成对脉冲 (SICI、ICF 和 LICI)、输入输出曲线和皮质静息期以探测皮质兴奋性。我们的结果表明，与对照组相比，ASD 组的 Glx 显著增加，而 GABA + 水平保持不变。单次 TMS 测量值在组间没有差异，尽管探索性组内分析显示 ASD 的 SICI5ms 抑制受损。重要的是，我们观察到对照组的 GABA 水平与输入输出 TMS 募集曲线（斜率和 MEP 振幅）测量值之间存在相关性，但在 ASD 中没有，这通过组间直接比较进一步证明。在这项探索性研究中，我们发现 Glx 水平增加的证据，这可能导致 ASD 兴奋/抑制失衡，同时强调了开展进一步更大规模研究以从互补角度研究 GABA 系统的相关性，使用 MRS 和 TMS 技术。
皮肤振动的感知时间和人类体感皮层的皮层内微刺激
保留所有权利。未经许可不得重复使用。 （未经同行评审认证）是作者/资助者，他已授予 medRxiv 永久展示预印本的许可。此预印本的版权所有者此版本于 2022 年 3 月 28 日发布。；https://doi.org/10.1101/2021.12.28.21268447 doi：medRxiv 预印本
神经回归、表征相似性、啮齿动物视觉皮层中的模型动物学神经任务
深度神经网络作为小鼠视觉皮层模型的表现如何？迄今为止，大多数研究表明，结果远比灵长类动物视觉皮层建模的结果复杂得多。在这里，我们利用表征相似性分析和神经回归对小鼠视觉皮层中的数十个深度神经网络模型进行了大规模基准测试。利用艾伦大脑观测站的 2 光子钙成像数据集，记录了超过 6,000 个可靠的啮齿动物视觉皮层神经元对自然场景的反应，我们复制了以前的发现并解决了以前的差异，最终证明现代神经网络实际上可以比以前更合理地解释小鼠视觉皮层的活动。使用我们的基准作为图集，我们为有关分析水平的总体问题、有关最能预测整体视觉系统的模型属性的问题以及有关生物和人工表征之间映射的问题提供了初步答案。我们的研究结果为未来小鼠视觉皮层的深度神经网络建模提供了参考点，暗示了映射方法、架构和任务的新组合，以更全面地描述对神经科学如此重要的物种的视觉表征的计算主题，但其感知生理学和生态学与我们在灵长类动物中研究的有显著不同。
皮肤振动的感知时间和人类体感皮层的皮层内微刺激
保留所有权利。未经许可不得重复使用。预印本（未经同行评审认证）是作者/资助者，他已授予 medRxiv 永久展示预印本的许可。此版本的版权所有者于 2021 年 12 月 31 日发布。；https://doi.org/10.1101/2021.12.28.21268447 doi：medRxiv 预印本
胰岛素诱发的反复低血糖上调化学诱发糖尿病大鼠大脑皮层葡萄糖代谢
摘要：糖尿病是一种严重危害人类健康的慢性代谢疾病。各种研究都强调了维持大脑充足的葡萄糖供应并随后保障大脑葡萄糖代谢的重要性。本研究的目的是阐明和揭示长期高血糖背景下反复低血糖引起的代谢改变，以进一步了解除大脑损害之外的影响。为此，化学诱发的糖尿病大鼠经历了反复胰岛素诱发的低血糖发作。通过分光光度法测量了大脑皮层组织提取物或分离的线粒体中糖酵解、戊糖磷酸途径和克雷布斯循环的关键酶的活性。使用蛋白质印迹分析来测定葡萄糖和单羧酸转运蛋白的蛋白质含量，它们是胰岛素信号通路和线粒体生物合成和动力学的参与者。我们观察到复发性低血糖会上调线粒体己糖激酶和克雷布斯循环酶（即丙酮酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶和琥珀酸脱氢酶）的活性以及线粒体转录因子 A (TFAM) 的蛋白水平。这两种损伤都会增加核因子红细胞 2 相关因子 2 (NRF2) 的蛋白含量，并引起线粒体动力学的不同影响。发现胰岛素信号下游通路被下调，并且发现糖原合酶激酶 3 beta (GSK3 β ) 通过 Ser9 磷酸化降低和 Y216 磷酸化增加而被激活。有趣的是，低血糖和/或高血糖不会导致在神经元可塑性和记忆中起关键作用的 cAMP 反应元件结合蛋白 (CREB) 水平发生变化。这些发现提供了实验证据，表明在慢性高血糖的情况下，复发性低血糖能够引发大脑皮层的协调适应性反应，最终有助于维持脑细胞健康。
大鼠运动皮层脑电极界面的空间转录组学研究
研究异物对大脑植入电极的反应是未来神经假体和实验电生理学发展的一个重要研究领域。在大脑中植入电极后，小胶质细胞活化、反应性星形胶质增生和神经元细胞死亡会在电极周围形成一个与稳态截然不同的环境。为了揭示可能影响设备功能和寿命的生理变化，在这项初步研究中实施了空间转录组学，以确定由电极植入引起的基因表达变化。这种 RNA 测序技术 (10x Genomics, Visium) 使用显微镜载玻片上的空间编码、RNA 结合寡核苷酸来空间识别每个测序读数。对于这些实验，植入密歇根式硅电极的大鼠运动皮层切片被安装在 Visium 载玻片上进行处理。每个组织切片都使用免疫组织化学标记神经元和星形胶质细胞，以提供相对于设备道映射每个测序读数的空间参考。植入后 24 小时、1 周和 6 周，大鼠运动皮层的结果显示，植入和非植入组织切片之间存在多达 5811 个差异表达基因。这些基因中有许多与之前在异物对植入电极反应的研究中报告的生物机制有关，而其他基因则是本研究中的新发现。这些结果将为未来的工作奠定基础，以改进和衡量基因表达对大脑植入电极记录长期稳定性的影响。随着我们对大脑在电极植入后发生的动态分子变化有了更好的了解，正在进行的工作将扩大这些初步观察。
使用深度神经网络对脑 PET 成像进行额叶皮质分割
18 F-FDG 正电子发射断层扫描 (PET) 成像显示大脑葡萄糖利用和淀粉样蛋白积累是诊断阿尔茨海默病 (AD) 的研究标准。多项 PET 研究表明，AD 患者的额叶皮质存在广泛的代谢缺陷。因此，研究额叶皮质的变化对 AD 研究具有重要意义。本文旨在利用深度神经网络从大脑 PET 成像中分割出额叶皮质。为解决这一问题，提出了一种称为大脑 PET 成像额叶皮质分割模型 (FSPET) 的学习框架。它将额叶皮质的解剖先验结合到分割模型中，该模型基于条件生成对抗网络和卷积自动编码器。在由放射科医生注释基本事实的 30 个大脑 PET 成像数据集上对 FSPET 方法进行了评估。优于其他基线的结果证明了 FSPET 框架的有效性。