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Si/SiGe QuBus，用于具有内存和微米级连接功能的单电子信息处理设备
单载流子信息处理设备内的连接需要传输和存储单个电荷量子。单个电子在被限制在移动量子点中的短小、全电 Si/SiGe 穿梭设备（称为量子总线 (QuBus)）中被绝热传输。这里我们展示了一个长度为 10 μ m 且仅由六个简单可调的电压脉冲操作的 QuBus。我们引入了一种称为穿梭断层扫描的表征方法，以对 QuBus 的潜在缺陷和局部穿梭保真度进行基准测试。单电子穿梭穿越整个设备并返回（总距离为 19 μ m）的保真度为 (99.7 ± 0.3) %。使用 QuBus，我们定位和检测多达 34 个电子，并使用任意选择的零电子和单电子模式初始化一个由 34 个量子点组成的寄存器。 28 Si/SiGe 中的简单操作信号、与工业制造的兼容性以及低自旋环境相互作用，有望实现自旋量子比特的长距离自旋守恒传输，从而实现量子计算架构中的量子连接。
产前接触大麻对青少年大脑结构和功能连接以及行为结果的影响
怀孕期间使用大麻的妇女数量有所增加。先前的研究表明，产前接触大麻的儿童记忆力发育缺陷，注意力下降。在本研究中，我们评估产前接触大麻是否与青少年大脑区域形态和功能与结构连接的改变有关。我们从青少年大脑认知发展 SM 研究中下载了行为分数和受试者图像文件。共获得了 178 个解剖和扩散磁共振成像文件（88 个产前大麻暴露和 90 个年龄和性别匹配的对照）和 152 个静息态功能磁共振成像文件（76 个产前大麻暴露和 76 个对照）。还获得了每个受试者基于父母报告的儿童行为清单的行为指标。计算了产前大麻暴露与儿童行为清单的 17 个分量表的关联。我们根据基于体素和基于表面的形态测量法评估了产前接触大麻的青少年与对照组的大脑形态测量差异。我们还评估了青少年区域间连接和图论指标的结构和功能连接的组间差异。评估了产前大麻暴露和图网络相互作用对行为得分的影响。酌情进行了多重比较校正。产前接触大麻的青少年在 17 个分量表中的 9 个中具有更高的异常或边缘儿童行为检查表得分。产前接触大麻的青少年和对照组在基于体素或表面的形态测量法、结构连接或功能连接方面没有显著差异。然而，产前大麻暴露-图网络相互作用在行为得分方面存在显著差异。有三种结构性的产前大麻暴露-图网络相互作用和七种功能性的产前大麻暴露-图网络相互作用与行为得分显著相关。虽然这项研究无法证实产前接触大麻和未接触大麻的青春期前儿童在解剖学或功能上的差异，但产前接触大麻与大脑结构和功能图网络之间的相互作用与行为评分有显著相关性。这表明，大脑网络的改变可能是产前接触大麻的青少年行为结果的基础。需要开展更多工作，以更好地了解大脑结构和功能网络测量在产前接触大麻方面的预后价值。
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本研究旨在探索运动技能学习与执行功能（EF）之间的关系，重点是足球杂耍学习的潜在影响。进行了一项涉及111名17-19岁参与者的随机对照试验。参与者被随机分配到足球杂耍学习（FJL）小组或对照组。FJL小组进行了70次足球杂耍学习，而对照组则在同一时间范围内没有进行任何运动干预的对照组进行正常的日常活动。在实验之前和之后，评估了两组EF性能并进行了功能磁共振成像（fMRI）扫描。执行功能测试包括三个任务，即抑制，工作记忆和转移。结果表明，两组的抑制和转移都显着改善，与对照组相比，FJL组在EF的这些方面显示出更大的改善。此外，与对照组相比，FJL组从预测试到后测试中表现出额，时间和小脑区域内的功能连通性提高。值得注意的是，在FJL组中鉴定了右上级颞回（后部分裂）和左小脑6之间的功能连接性，并与足球杂耍学习所引起的EF EF表现的改善相关。这些发现阐明了运动技能学习，EF和大脑可塑性之间的潜在因果关系。重要的是，我们的研究提供了支持运动技能学习（例如足球杂耍）的初步证据，这是一种潜在的认知增强途径。
改善大脑结构连通性与结节性硬化症复杂小鼠模型中的肠道菌群的变化
结节性硬化症复合物（TSC）是一种遗传疾病，在包括大脑在内的许多器官中引起良性肿瘤和功能障碍。除了大脑畸形外，许多具有TSC的人表现出神经精神症状。在这些症状中，自闭症谱系障碍（ASD）是最常见的合并症之一，影响多达60％的人口。过去的神经影像学研究强烈表明，无论与TSC相关是否与TSC相关，大脑连通性的障碍都会导致ASD。特别是，基于道的扩散张量成像（DTI）分析提供了有关纤维完整性的信息，并已用于研究患有ASD症状的TSC患者白质的神经病理变化。在我们先前的研究中，姜黄素是一种饮食来源的MTOR抑制剂，已被证明可以通过抑制星形胶质体增殖来有效缓解TSC2 + / - 小鼠中的学习和记忆力和焦虑样行为。最近，饮食受到极大影响的肠道菌群被认为在调节中枢神经系统的几个组成部分（包括神经胶质功能）中起着重要作用。在这项研究中，我们表明TSC2 + / - 小鼠中的异常社会行为可以通过饮食姜黄素治疗来改善。第二，使用基于小区域的DTI分析，我们发现TSC2 + / - 小鼠表现出改变的分数各向异性，轴向和径向扩散的轴突捆，连接前额叶皮层，核孔，看到核，下丘脑，下丘脑和amyygdala的轴突捆，表明降低了大脑的大脑网络。第三，根据肠道菌群组成的变化，饮食姜黄素治疗改善了DTI指标。在细菌门水平上，我们表明肌动杆菌，ver肉和培训的丰度分别与DTI指标FA，AD和RD显着相关。最后，我们透露，治疗后，髓磷脂相关蛋白，髓磷脂巴西蛋白（MBP）和蛋白脂蛋白蛋白（PLP）的表达增加了。总的来说，我们在结构上的连通性改变与社会行为降低以及肠道菌群组成的饮食依赖性变化之间显示出很强的相关性。
基于脑电图的中风患者运动想象和运动执行过程中大脑连接的变化
脑电图 (EEG) 可以记录与运动相关的大脑区域的功能连接，并预测中风后运动恢复的可能性 ( Hoshino et al., 2020 )。PMA 位于皮质运动区前部，中央前回前方。其主要生理功能是运动的准备和计划，这是一个至关重要的运动控制组成部分 ( Park et al., 2011; Wang et al., 2016 )。在 ME 期间，MA 接收来自 PMA 的信号，随后向身体肌肉发送命令来执行动作，从而控制身体运动 ( Fleischmann et al., 2014 )。此外，通过 EEG 测量的运动皮质连接，特别是同侧运动区和同侧运动前区 (PMA) 连接，与运动障碍和中风后治疗的改善密切相关；因此，它可能是皮质功能和可塑性的有用生物标志物 ( Wu et al., 2015 )。与功能性磁共振成像（fMRI）或脑磁图（MEG）相比，电流源估计的可靠性和空间分辨率有限；但脑电图具有低成本和便携性的优势（Xiaogang et al.，2021）。它可用于脑卒中患者的床边评估，其毫秒级的时间分辨率有利于探索神经活动的动态变化（Warbrick，2022）。
时变功能连接可预测连续敲击任务中持续注意力的波动
摘要 大规模大脑网络如何促进持续注意力的机制尚不清楚。注意力时时刻刻都在波动，这种持续的变化与参与注意力内外分配的大脑网络之间功能连接的动态变化相一致。在本研究中，我们调查了大脑网络活动在不同注意力集中水平（即“区域”）之间的变化情况。参与者执行了手指敲击任务，根据先前的研究，区域内的表现或状态由低反应时间变异性确定，而区域外则由低反应时间变异性确定。区域内会话往往比区域外会话更早发生。考虑到注意力随时间波动的方式，这并不奇怪。采用一种称为准周期模式分析（即可靠的网络级低频波动）的新型时变功能连接方法，我们发现默认模式网络 (DMN) 和任务正网络 (TPN) 之间的活动在区域内状态与区域外状态相比明显更负相关。此外，前顶叶控制网络 (FPCN) 开关区分了这两个区域状态。背侧注意网络 (DAN) 和 DMN 中的活动在两个区域状态下都不同步。在区域外期间，FPCN 与 DMN 同步，而在区域内期间，FPCN 切换到与 DAN 同步。相比之下，腹侧注意网络 (VAN) 在区域内期间与 DMN 的同步程度高于在区域外期间。这些发现表明，不同大脑网络中低频波动的时变功能连接会随着持续注意力或其他随时间变化的过程的波动而变化。
1 HAO-FOUNTAIN综合征蛋白USP7通过新型p53独立的泛素3信号通路4 5
摘要35蛋白质泛素化的精确控制对于大脑发育至关重要，因此，泛素信号网络的破坏36可能导致神经系统疾病。37个去泛素酶USP7的突变导致HAO-Fountain综合征（HAFOUS），其特征是38个发育延迟，智力残疾，自闭症和侵略性行为。在这里，我们报告了39个小鼠前脑中兴奋性神经元中USP7的条件缺失触发了40种表型，包括感觉运动缺陷，学习和记忆力障碍以及侵略性的41个行为，类似于Hafous的临床特征。USP7缺失诱导神经元细胞凋亡的42依赖性肿瘤抑制剂p53。然而，尽管损失了p53，但43个USP7条件小鼠的大多数行为异常仍然存在。引人注目的是，大脑中的USP7缺失44突触蛋白质组和树突状脊柱形态发生独立于p53。综合45蛋白质组学分析表明，神经元USP7相互作用富含与神经发育疾病有关的蛋白质46，并专门鉴定了RNA剪接因子47 PPIL4作为USP7的新型神经元底物。皮质神经元中PPIL4的敲低会损害48个树突状棘的形态发生，表现USP7损失对树突状棘的影响。49这些发现揭示了一种新型的USP7-PPIL4泛素信号传导链接，该联系调节发育中的大脑中的神经元50连通性，这对我们对Hafous和其他神经发育障碍的发病机理51的理解产生了影响。52 53关键字54泛素，去泛素酶，USP7，HAO-Fountain综合征，p53，脑发育，55谷氨酸能神经元，突触，TMT蛋白质组学，PPIL4 56 56 57 58 59 59
对早期育儿干预对杏仁核 - 眶额皮层静止状态连通性连通性的初步检查：一项随机临床试验
我们研究了婴儿期为儿童的情绪调节和休息状态功能连通性（RS-FC）的基于证据的育儿计划的长期因果关系。家庭被儿童保护服务（CPS）转诊为寄养计划的转移的一部分。还招募了一群低风险的家庭。cps涉及的家庭被随机分配以接收目标（附件和生物行为追赶，ABC）或对照干预措施（家庭的发展教育，DEF），然后婴儿已满2。两种干预措施都是基于家庭的，手动的，并且长10年。在童年时期，儿童接受了6分钟的休息状态功能性MRI扫描。基于杏仁核种子的RS-FC分析以干预组作为群体级别的兴趣预测指标完成。57个儿童（N ABC = 21; n def = 17; n comp = 19; m年龄= 10.02岁，范围= 8.08 - 12.14）成功地扫描了。def组证明了负左杏仁核↔OFC连接性，而在ABC和比较组中，连通性接近零（ABCVSDEF：Cohen的D = 1.17）。ABC可能会在干预完成后约8年增强高危儿童的调节性神经生物学结局。
手写而非打字可以促进广泛的大脑连通性：一项对课堂有影响的高密度脑电图研究
随着传统手写逐渐被数字设备取代，研究其对人脑的影响至关重要。研究人员记录了 36 名大学生的脑电活动，当时他们正在使用数字笔手写视觉呈现的单词，并在键盘上打字。研究人员对使用 256 通道传感器阵列记录的 EEG 数据进行了连接分析。手写时，大脑连接模式比键盘打字时复杂得多，如顶叶和中脑区域的网络枢纽和节点之间广泛的 θ/α 连接一致性模式所示。现有文献表明，这些大脑区域和此类频率的连接模式对于记忆形成和编码新信息至关重要，因此对学习有益。我们的研究结果表明，通过使用笔时精确控制的手部运动获得的视觉和本体感受信息的时空模式对促进学习的大脑连接模式有很大贡献。我们敦促孩子们从小就必须在学校接触手写活动，以建立为大脑提供最佳学习条件的神经元连接模式。虽然在学校保持书写练习至关重要，但跟上不断发展的技术进步也很重要。因此，教师和学生都应该知道在什么情况下，哪种练习能产生最好的学习效果，例如在记课堂笔记时或写论文时。