摘要探讨了人类思想和认知心理学的状态,模式识别是我们表现出色的技能。新皮层是仅在哺乳动物中发现的大脑的最外部部分,是造成这种能力的原因。随着高级神经网络的发展,人类可以更好地处理视觉和听觉模式。能够寻找模式通常被认为是我们认为是卓越模式处理(SPP)的一部分。随着我们的发展,我们的能力变得越来越复杂,从而创造了人工智能。人工智能席卷了世界,是创造和认可的很大一部分。AI对于标准模式识别任务而言是值得注意的,因为它具有大量数据和数据驱动的机器学习的进步。但是,AI内部存在很大的差距,可以克服其达到人类水平的技能处理能力。这创建了一个问题,即我们如何通过将认知心理学原理应用于AI并推进模式处理系统以及是否可能建立跨越差距的桥梁。如果可能的话,它可以提高医疗保健中AI诊断能力的准确性和精度吗?
哺乳动物新皮层的主要感觉区域具有显着的可塑性,使神经回路适应动态环境。然而,关于创伤性脑损伤对视觉电路功能的影响知之甚少。在这里,我们在成年小鼠中使用了解剖学和体内电生理记录来量化对视觉刺激的神经元对视觉刺激的反应,两周零三个月,对原发性视觉皮层(V1)进行了轻度控制皮层影响损伤。我们发现,尽管V1在脑损伤的小鼠中仍然完全完整,但与兴奋性神经元更广泛地影响抑制细胞的神经元数量减少了约35%。V1神经元显示出大幅度降低的活性,对视觉刺激的反应受损以及体内较弱的大小选择性和方向调节。我们的结果表明,单一的轻度挫伤损伤会以V1神经元编码视觉输入的方式产生深远而持久的障碍。这些发现提供了对中央视觉系统神经头部后皮质电路dys功能的初步见解。
蓝脑的科学研究项目的目标是建立人脑的计算机模型。亨利·马克拉姆(Henry Markram)[1],瑞士机构的神经科医生ÉcolePolytechniquefédéraledeLausanne(EPFL)于2005年提出了这项研究。该项目的最终目标是提高我们对大脑功能的知识,并为治疗神经疾病的治疗方法创造新的方法。在Blue Brain Project中,使用超级计算机构建了虚拟脑模型。创建一个精确捕获人脑组成和操作的模型,该项目结合了数学,计算机科学和神经科学。建立一个新皮层模型,即负责高阶思维和决策的大脑区域,已大大推进了该项目。蓝脑项目有能力改变我们对大脑的看法,并为治疗神经疾病的全新方法铺平道路。由于该项目仍处于早期阶段,还有更多的工作要做。然而,该倡议已经产生了一些非凡的发现,并引起了科学家的好奇心。
摘要 在主动感官辨别过程中,大脑皮层中的神经活动流受到特定任务的认知需求、运动和内部状态的限制。在行为过程中,大脑似乎从广泛的激活基序中进行采样。要了解这些局部和整体活动模式如何根据自发和任务相关行为进行选择,需要深入研究大面积皮质区域中单个神经元分辨率的密集采样活动。为了实现这一目标,我们开发了记录中尺度 2 光子 Ca 2+ 成像数据的程序,这些数据来自两种新型体内制剂,它们可以同时访问几乎所有的小鼠背部和外侧新皮质。作为原理证明,我们将神经活动与行为原语和高级基序对齐,以揭示大量神经元的存在,这些神经元通过运动和/或唤醒的自发变化协调皮质区域的活动。我们在此详述的方法有助于识别和探索广泛分布、空间异构的神经集合,其活动与行为的不同方面相关。
我们提出了一个框架,用于了解海马,新皮层和基底神经节如何共同支持哺乳动物大脑中的认知和行为功能。该框架基于在神经网络模型中出现的计算交易,在该模型中,实现一种类型的学习功能需要与实现另一种学习形式的必要形式的参数不同。例如,我们相对于一般的活动水平,学习率和激活模式之间的重叠水平,将海马与皮层分离。同样,额叶皮层和相关的基底神经节系统具有不需要后皮层系统的重要神经专业。总的来说,在功能性计算模型中实施的总体认知体系结构提供了一种丰富而经常微妙的方法来解释广泛的行为和认知神经科学数据。在这里,我们总结了识别记忆,上下文恐惧调节的领域的最新结果,基础神经节病变对刺激 - 反应和位置学习的影响以及敏感的反应。2004 Elsevier Inc.保留所有权利。2004 Elsevier Inc.保留所有权利。
半个世纪以来,普通实验室啮齿动物的桶状皮层一直是研究地形图,神经图案和可塑性的形成,在发育和成熟度中的形成非常有用。我们介绍了关于桶的发现方式的历史观点,以及此后如何成为发展性神经科学家的主力,并研究了大脑可塑性和脑电路的活动依赖性建模。对这种感觉系统的特殊值得注意的是一种细胞模式,它是由源自鼻须围绕的感觉受体得出的信号引起的,并以中央传播到脑干(桶形),丘脑(枪管)(枪管)(枪管)和新皮层(桶)。出生后不久对感觉受体的损伤会导致系统的所有级别可预测的模式改变。小鼠遗传学增加了我们对枪管的构造方式的理解,并揭示了将轴突生长和细胞规范的分子程序的相互作用以及活性依赖性机制。对这种感觉系统作为一种神经生物学模型存在着不断提高的兴趣,该模型在形态学和生理水平上都研究了体体,模式和可塑性的发展。本文是纪念神经科学学会50周年的一组文章的一部分。
从不同的角度描述了抽象的突触多样性,从释放的特定神经递质到其多样化的生物物理特性和蛋白质组谱。然而,在大脑中所有突触种群中,尚未系统地识别出跨性水平的突触多样性。为了量化和识别神经元细胞类型的特定突触特征,我们将Syngo(突触基因本体学)数据库与小鼠新皮层的单细胞RNA测序数据相结合。我们表明,单独具有与所有基因相同的功率的突触基因可以区分细胞类型。细胞类型的歧视能力并非在突触基因上平均分布,因为我们可以识别具有更大细胞类型的表达的功能类别和突触室。突触基因和特定的Syngo类别属于三种不同类型的基因模块:在所有细胞类型上的逐步表达,选定的细胞类型中的梯度表达以及细胞类别类别或特定于细胞类别的特征。此数据提供了对新皮层突触多样性的更深入的了解,并确定潜在标记,以选择性地识别特定神经元种群中的突触。
目的:这项系统评价旨在综合创伤后应激障碍(PTSD)中与认知障碍(CI)相关的生物标志物(CI)的当前证据。方法:进行了系统的文献搜索,用于评估PTSD中与CI相关的生物标志物的研究。结果:在筛选的10,149个标题中,有8项研究符合我们的纳入标准。在一项纵向研究中,MRI体积,Aβ和TAU积累与PTSD中的CI无关。关于结构成像的研究报告了形态变化与CI之间没有显着关联。两项关于扩散神经影像学的研究表明,白质区的异常是与PTSD中与CI相关的横截面。同样,新皮层网络中的较低静息态连通性,新皮层中的tau升高也与CI横截面相关。两项关于生化生物标志物的单一研究表明,十六种新的血浆蛋白和较低的BDNF,表明与神经变性通常观察到的神经和突触功能障碍相关的遗传脆弱性与PTSD中的CI横截面相关。总体而言,证据质量低。结论:需要使用大量代表性的外伤样本进行纵向研究,以确定特定生物标志物在监测PTSD认知下降方面的实用性。
reelin和Dab1信号通路中的功能丧失突变破坏了大脑新皮层和海马中的适当神经元定位,但潜在的分子机制仍然难以捉摸。在这里,我们认为,杂合的Yotari小鼠具有单一的常染色体隐性hotari yotari突变Dab1的Yotari突变比野生型小鼠在产后日(p)7表现出比野生型小鼠的较薄的新皮层小鼠。然而,一项出生的研究表明,这种减少不是由神经元迁移失败引起的。在子宫电穿孔介导的稀疏标记中表明,杂合子Yotari小鼠的浅表层神经元倾向于在第2层中延长其顶端树突。此外,在杂合的Yotari小鼠中,尾部河马校园中的CA1锥体细胞层异常分裂,一项出生的研究表明,这种分裂主要是由于晚期锥体神经元的迁移失败引起的。与腺相关的病毒(AAV)-Medim-ateed稀疏标记进一步表明,分裂细胞中的许多锥体细胞都具有不良的根尖引导。这些结果表明,reelin-Dab1信号通路对神经元迁移和定位的调节具有独特的依赖性对不同大脑区域中DAB1基因剂量的依赖性。
人类的海马体对于记忆功能至关重要,海马体受损会导致至少无法形成新的情景记忆和语义记忆(Clark et al., 2019; Corkin, 2002; Maguire, Intraub, & Mullally, 2016)。此外,有研究表明,高血压病史与海马体功能连接减弱和前瞻性记忆受损有关(Feng, Rolls, Cheng, & Feng, 2020),因此海马系统在普通人群中的运作方式与神经心理学和临床实践相关。要了解海马体如何参与记忆及其障碍,我们需要了解它与其他大脑区域的联系,尤其是与大脑皮层的联系(Aggleton, 2012; Rolls, 2018, 2021a)。海马体的连接为该记忆系统的计算运作方式提供了重大限制。如果存在双重层次组织的、分离的连接集,用于通过外嗅皮质和外侧内嗅皮质将腹侧流“什么”信息传输到海马体;以及通过海马旁回和内侧内嗅皮质将背侧顶叶流区域传输到海马体(Burwell,2000;Burwell,Witter,& Amaral,1995;Doan,Lagartos-Donate,Nilssen,Ohara,& Witter,2019;Knierim,Neunuebel,& Deshmukh,2014;Suzuki & Amaral,1994;Van Hoesen,1982),那么海马体就可以看作是连接特定事件的“什么”和“哪里”流,以便我们可以将例如谁在场(“什么”)以及他们在哪里联系起来。这将使得往返海马体的层次化组织的通路在每个阶段主要用于将信息传递到海马体进行储存,并传回大脑皮层进行回忆,并在每个阶段向海马体向前汇聚,从海马体向后发散(Treves & Rolls, 1994 ; Kesner & Rolls, 2015 ; Rolls, 2018 , 2021a )。另一种可能性是,人类海马记忆系统的层次化组织较少,信息流的分离较少,这将使不同皮质区域能够专门用于不同类型的计算。关于海马系统连接的大部分证据来自动物研究,一些主要发现总结如下和其他地方(Huang, Rolls, Hsu, Feng, & Lin, 2021 )。然而,要理解人类的海马记忆系统,就必须了解人类之间的联系,尤其是因为人类的颞叶腹侧视觉流处理已经有了很大的发展,用于进行不变的物体识别,具有大量的早期视觉皮层区域,大量发达的顶叶背侧视觉流参与与中央凹视觉和眼球运动相关的空间处理,眶额皮质奖励/情绪系统非常发达,以及啮齿类动物中不存在的后扣带皮层(Rolls,2021a)。最近的一项研究(Huang,
