摘要 尽管时间是生命的一个基本维度,但我们不知道大脑各个区域如何协作来跟踪和处理时间间隔。值得注意的是,对学习过程中神经活动的分析很少,主要是因为计时任务通常需要很多天的训练。我们研究了当动物学习计时 1.5 秒间隔时,时间编码是如何演变的。我们设计了一种新颖的训练方案,让大鼠在一次训练中从幼稚到熟练的计时表现,这让我们能够研究非常早期学习阶段的神经元活动。我们使用药理学实验和机器学习算法来评估内侧前额叶皮层和背侧纹状体的时间编码水平。我们的结果显示,在时间学习过程中,内侧前额叶皮层和背侧纹状体之间存在双重分离,前者致力于早期学习阶段,而后者在动物熟练掌握任务时参与其中。
尽管与动物接触对人类身心健康的影响受到越来越多的关注[1-5],但这些影响的神经生理学相关性尚未完全了解[6,7]。然而,这些相关性与理解人与动物关系的潜在机制[8-11]和设计有效的动物辅助干预措施高度相关。多项研究的作者报告说,与狗的积极互动可以降低压力参数,如血压、心率或皮质醇水平[12-14],并导致与结合或归属相关的神经化学物质的增加,如β-内啡肽、催产素和催乳素[15-17]。然而,这些参数的结果仍然尚无定论[13,18,19]。对人与动物互动背景下的神经学相关性的研究很少。初期研究利用神经成像技术调查了与动物互动时的神经反应[20-27]。这些研究中大多数都展示了动物的图像,而只有少数研究探讨了真实动物的影响。一项正电子发射断层扫描(PET)研究发现,与放松状态下相比,在熟悉的狗面前,与压力和交感神经唤起相关的大脑区域激活程度较低[23]。其他研究者观察到,与抚摸毛绒动物、看马或看毛绒动物相比,抚摸马时大脑右额极区域的活动更为显著[24]。另一项测量血液动力学反应的研究发现,参与者在抚摸猫时左下额回会做出激活反应[25]。此外,在注意力任务中,儿童在与狗互动后前额叶皮质的活动程度高于与机器狗互动后[26]。同样,在一项小规模试点研究中,参与者的大脑对活体动物的反应比对机械玩具动物的反应更强烈[27]。虽然这些研究首次揭示了人与动物互动的神经学相关性,但还需要进一步研究来了解不同形式的人与动物互动中发生的情况。获得的知识对于开展有效的动物辅助干预至关重要[28]。狗是动物辅助干预中最常用的动物[4,29,30]。本研究的目的是通过强有力的研究设计,调查动物辅助干预环境中不同形式的人与狗接触的神经学相关性。为了确保结果对实际应用尽可能有价值,我们调查了诊所动物辅助干预环境中参与者的反应,并涉及与狗的直接接触和互动。这也使我们能够控制与狗的不同接触量。与动物互动是一种与大多数人的情感相关的社交场合[7, 31–34]。多项评论已将前额叶皮质视为社会认知处理不同方面的关键区域,如心智理论/心理化[35]和理解自我和他人[36]。因此,前额叶皮质的活动对于研究人与动物互动的潜在机制非常重要。我们的研究旨在通过对照试验利用功能性近红外光谱 (fNIRS) 研究健康受试者前额叶皮质的大脑激活情况。我们比较了与狗的不同互动形式和与毛绒动物的不同互动形式。首先,我们预计与狗或毛绒动物接触的亲密程度增加与刺激量的增加相关,因此也与大脑活动的增加相关。其次,我们假设与毛绒动物的对照条件相比,参与者在与狗接触的条件下会表现出更高的大脑活动。
■ 研究表明,正念冥想可以增加后扣带皮层 (PCC) 和背外侧前额叶皮层 (DLPFC) 之间的静息状态功能连接 (rsFC),这被认为反映了将注意力转移到当下的改善。然而,之前对长期冥想练习者的研究缺乏定量的注意力测量,无法为 PCC – DLPFC 连接提供更直接的行为相关性和解释性锚点,而且样本量本身就有限。此外,正念冥想是否主要影响局部大脑功能,还是影响大规模大脑网络的动态,仍不清楚。在这里,我们试图复制和扩展先前的研究结果,即在 40 名长期冥想者(平均练习时间 = 3759 小时)的样本中,PCC – DLPFC rsFC 增加,这些样本还完成了注意力的行为分析。此外,我们
近年来,前额叶皮层 (PFC) 在意识感知中的作用引起了人们的极大兴趣,因为它已成为区分人类意识主流神经理论的关键问题。关于这一作用,人们可以发现三种主要且相互矛盾的观点。全球主义观点认为,PFC 是全球工作空间的主要枢纽,其激活是任何意识体验的关键组成部分。高阶思维理论认为,PFC 具有更专业的作用,它支持高阶反思或评估,而高阶反思或评估被认为是意识的基本要素。相比之下,局部主义观点认为,意识内容与内容特定皮层区域的局部激活有关,而前额叶皮层在一般意识体验中并没有特殊作用。根据局部主义观点,正如后皮层区域是视觉感知意识体验的基础一样,前额叶皮层也是特定类别意识内容(如报告、思考、言语和内省)意识体验的基础。在这里,我将回顾从人类成像和记录、皮层损伤和清醒患者的直接电刺激中获得的实验证据。这三种方法的发现共同支持了局部主义观点和共同的基本原则,即每个皮层区域都专注于特定且独特的意识内容类别。
1 中国科学院神经科学研究所、神经科学国家重点实验室、脑科学与智能技术卓越创新中心,上海;2 中国科学院大学,北京;3 复旦大学类脑智能科学与技术研究所,上海;4 北京大学心理与认知科学学院、行为与心理健康北京市重点实验室、IDG/麦戈文脑研究中心、北大-清华生命科学中心,北京;5 浙江工业大学信息工程学院,杭州;6 深圳市神经精神调控重点实验室和脑科学协同创新中心、广东省脑连接组与行为重点实验室、中国科学院脑连接组与操控重点实验室、脑认知与脑疾病研究所、深圳先进技术研究院、深港脑科学研究院-深圳基础研究机构,深圳
蓝斑 (LC) 是去甲肾上腺素能投射到前脑的主要来源,在前额叶皮层中,它与决策和执行功能有关。睡眠期间,LC 神经元与皮层慢波振荡相位锁定。尽管人们对这种慢节奏感兴趣,但由于它们与行为的时间尺度相对应,因此在清醒状态下很少报告这种慢节奏。因此,我们研究了在执行注意力转移任务的清醒大鼠中,LC 神经元与超慢节奏的同步性。前额叶皮层和海马中的局部场电位 (LFP) 振荡周期约为 0.4 Hz,与关键迷宫位置的任务事件相位锁定。事实上,超慢节奏的连续周期显示出不同的波长,因此这些不是周期性振荡。同时记录的前额叶皮层和海马中的超慢节奏也显示出不同的周期持续时间。这里记录的大多数 LC 神经元(包括光遗传学识别的去甲肾上腺素能神经元)都与这些超慢节律相位锁定,LFP 探针上记录的海马和前额叶单元也是如此。超慢振荡还对伽马振幅进行相位调制,将这些行为时间尺度上的节律与协调神经元同步的节律联系起来。LC 神经元与超慢节律协同释放的去甲肾上腺素将有助于同步或重置这些大脑网络,从而实现行为适应。
对每个 TMS-EEG 记录位点进行包含受试者内因素“tACS”(γ、θ、假)和“时间”(T0、T1、T2)的方差分析。皮质振荡分析按以下步骤进行。我们首先评估基线(T0)的伽马振荡的频率和功率。为了测试 iTBS + tACS 方案是否可能导致伽马波段在振荡功率方面发生任何变化,我们使用了包含受试者内因素“tACS”(γ、θ、假)和“时间”(T0、T1、T2)的重复测量方差分析。然后我们专注于单个频率变化分析;我们计算了单个频率峰值(整个振荡频谱中表达最多的频率),并且与伽马波段功率分析相同,我们使用了重复测量方差分析,其中受试者内因素“tACS”(γ、θ、假)和“时间”(T0、T1、T2)来评估波段表达的变化。对于
图 2 杏仁核反应性与年龄相关变化的多元宇宙分析。(a)。恐惧与年龄相关变化的规格曲线 > 基线杏仁核反应性。点表示估计的线性年龄相关变化,线表示相应的 95% 后验区间 (PI)。模型按与年龄相关的变化估计值排序,虚线表示所有规格的中值估计值。颜色表示 beta 估计值的符号以及相应的后验区间是否包含 0(红色 = 不包括 0 的负数;蓝色 = 包括 0 的负数,绿色 = 包括 0 的正数,黑色 = 所有规格的中位数)。(b)。A 中每个模型对应的模型规格信息。y 轴上的变量表示分析选择,相应的颜色标记表示已做出选择,空白处表示在给定的分析中未做出选择。在每个类别面板(杏仁核 ROI、组级模型和参与者级模型)中,决策点按做出相应选择时的中位模型排名从上到下排序(即,每个面板顶部的选择往往具有更负面的与年龄相关的变化估计值)。带有误差线的黑点表示在相应线上指示的做出选择的规范的中位数和 IQR 排名。(c)。参与者级数据和模型预测的与年龄相关的杏仁核反应性变化的示例,包括恐惧 > 基线(绿色)和中性基线(橙色)。数据显示为使用原生空间双侧杏仁核掩模、24 个运动回归器、t 统计量、高通滤波和 FSL 中的参与者级 GLM 的预注册管道。点表示参与者级估计值,浅线连接多次研究访问的参与者的估计值,带有阴影区域的暗线表示模型预测和 95% 后验区间。(d)。一组模型的规格曲线分别参数化参与者内(右)与参与者间(左)的年龄相关变化,包括恐惧 > 基线(绿色)和中性 > 基线(橙色)对比,以及跨规格的中位数(黑色)。请参阅 https://pbloom.shinyapps.io/amygdala_mpfc_multiverse/ 了解交互式可视化
摘要 引言 神经性疼痛是脊髓损伤(SCI)的常见并发症之一,会减慢患者康复进程并导致生活质量下降。既往研究表明,对运动皮层(M1)进行重复经颅磁刺激(rTMS)可减轻SCI后神经性疼痛的平均疼痛程度和最严重疼痛程度。背外侧前额叶皮质(DLPFC)区域是rTMS的常见作用靶区。近期有少数研究发现DLPFC的rTMS可缓解SCI的神经性疼痛。与M1区域相比,DLPFC区域rTMS治疗在改善SCI患者神经性疼痛及疼痛相关症状方面的疗效尚不明确。因此,本研究旨在评估dLPFC vs M1对SCI后神经性疼痛患者进行rTMS治疗的非劣效性,为rTMS治疗SCI后神经性疼痛提供更多选择。方法与分析 招募50例脊髓损伤后神经性疼痛的受试者,随机分为DLPFC-rTMS组和M1-rTMS组,分别接受4周的rTMS治疗。除刺激部位不同外,两组rTMS治疗方案相同:10Hz,1250个脉冲,115%强度阈值,每天一次,每周五次,治疗4周。在治疗前、治疗第二周、治疗第四周和治疗结束后4周评估VAS、简化McGill疼痛问卷、脊髓损伤疼痛数据集、匹兹堡睡眠质量指数和汉密尔顿焦虑量表,并计算VAS变化。 伦理与传播 西南医科大学附属医院伦理委员会批准本次试验,编号为KY2020041。在核实符合纳入标准后,将向所有参与者提供书面知情同意书。研究结果将发表在同行评议出版物上。试验注册号为 ChiCTR2000032362。
摘要 目的:女性遭受性暴力不仅会造成心理和身体创伤,还可能对大脑功能产生持久影响,包括与抑制和处理情绪有关的认知控制。因此,这项初步研究的目的是探索性暴力对女性认知控制影响的潜在神经相关性。 方法:30 名女性(年龄 21-30 岁)参与者接受了定量调查以及情感一致的 Go-NoGo 任务。使用功能性近红外光谱(一种便携式神经成像技术)监测前额叶活动。方差分析检验了条件(Go 与 NoGo)、组别(性暴力与无性暴力史)和潜在相互作用的主要影响。 结果:30 名女性中有 15 名报告有童年(n = 5)和/或成年(n = 12)性暴力史。与同龄人相比,有性暴力史的人报告的抑郁、焦虑和创伤后应激症状明显增多,冲动性也更高。各组的行为表现并无差异;然而,功能性近红外光谱数据显示,Optode 13 和 16 之间存在显著的(组×条件)相互作用。在右背外侧前额叶皮层中,有性暴力史的女性在“NoGo”条件下反应明显较低,而在“Go”条件下反应增强。结论:这些结果表明,有性暴力史的女性在认知处理过程中前额叶皮层活动发生了改变,在反应抑制期间表现出活动减退,对积极刺激表现出活动过度。这些发现对于创新评估和预防遭受性暴力的女性的不良影响具有很强的转化前景。