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。
1德国博恩大学医院神经外科系2脑肿瘤转化研究小组,德国大学医院3号,德国大学医院医学中心神经外科系3,德国大学医学中心4神经外科4神经外科部,BG Klinikum unfalkrankenhaus berkrankenhaus berlin berlin Ggmbh,德国5个病理学和病理学系,哥伦比亚省纽约市,纽约市,纽约州。德国大学医学中心乌尔姆大学医学中心和青少年医学7神经外科部,GUI de Chauliac医院,蒙彼尔特尔大学医学中心,法国8团队8“中枢神经系统的可塑性,干细胞和GLIAL肿瘤的可塑性”,美国国家健康研究所(INSERM),美国国家医学研究所(INSERM)德国波恩大学医院神经病学
阿尔茨海默氏病(AD)是一种慢性神经退行性疾病,其特征是灰色和白质损害以及认知/行为表现的特定模式。小脑也与AD的病理生理有关。由于已知小脑具有强大的功能连通性(FC),因此可以假设将其纳入与AD的认知表现相关的内在FC网络中。在本研究中,选择小脑齿状核,最大的小脑核和大脑皮层的主要输出通道作为感兴趣的区域,以测试潜在的小脑脑FC的改变,并与AD患者组中患者的患者的记忆障碍相关。与对照组相比,AD患者在齿状核和侧向颞叶区域之间的FC增加。这项研究表明,AD中的记忆力较低可能与特定小脑皮质功能模块中的FC改变有关,因此表明小脑对AD病理生理学和典型记忆功能障碍的贡献。
prader-Willi综合征(PWS)是一种罕见的遗传状况,具有多方面的身体,行为和认知困难,其特征在于女性噬菌体和低执行功能。寻求食物的行为可能会受到荷尔蒙,认知和心理因素的调节,并被认为部分是由功能性脑异常介导的。Here, we used an experimental protocol integrating eyes opens resting state magnetoencephalography (MEG) - a high-resolution neurophysiological imaging technique - and neuropsychological profiling to understand the relationship between executive functioning, and intrinsic brain activity & functional connectivity in a prospective, cross-sectional cohort with PWS, and a sex-, age- and BMI-matched control group.我们观察到PWS中的执行功能较低,以及跨大脑同步的多个通道的功能障碍 - 换句话说,跨多个频段,介导了大脑网络内部和大脑网络之间的通信 - 视觉,注意力和默认模式网络中。此外,我们发现了PWS患者脑网络拓扑结构的“脑范围”变化,功能网络的“枢纽”增加,但中心性降低。然而,尽管存在中等效应大小(关联程度),但与神经心理学结果相关后,这些措施与神经心理学结局相关后都没有幸存下来的多重比较校正。这是第一项结合神经心理学和神经生理成像的研究,表明PWS中多个脑网络中的功能同步失调。
光刺激(来自数字微型摩尔设备的2-D灯罩用固态CW激光照明)和两个光子成像仅限于不同的光学Z-Planes,可以通过分别翻译扩散器和主要目标来灵活,独立地调整这些光学Z-plan。 (底部)在光刺激和成像期之间交替(滚动)。每个红色条代表一个多光子成像的单一框架。光刺激和成像期交错。(b)显微镜示意图。dm,二分色镜。dmd,数字微型摩尔设备。i,虹膜膜片。L1-L12,镜头。o,主要目标。PMT,光电倍增管。PS,潜望镜。s,快门。SM,扫描镜子。(c)(顶部)使用可移动扩散器将图案化的光刺激和多光子成像平面解)的例证。以4F镜头配置将扩散器成像成样品中;沿光路的扩散器转换会导致相应的投影平面轴向移动。OFP,客观焦平面。 PSP,光刺激平面。 (d)DMD芯片到CCD摄像头到2P显微镜注册。 我们注册了DMD刺激场(DMD像素尺寸= 2.4 µm,样品 1d)至148OFP,客观焦平面。PSP,光刺激平面。(d)DMD芯片到CCD摄像头到2P显微镜注册。我们注册了DMD刺激场(DMD像素尺寸= 2.4 µm,样品1d)至148(i)两个光子显微照片,分别为10 µm荧光微粒;箭头标记了两个微粒,这是较大的DMD调节投影靶模式(8 microbeads)的一部分,它们被视为受托点; (ii)更大的视野(包括目标微头)的广阔场荧光图像(全场照明); (iii)从2p图像中选择的ROI用于生成DMD-Chip灯罩;这些进一步投影在主要的客观焦平面上,并使用主CCD摄像头(CCD 1)成像; (iv)DMD生成的照片刺激口罩和(II)中10 µm微粒的宽场荧光图像的覆盖层;请注意,荧光仅限于由DMD光刺激掩模靶向的微粒,并具有最小的溢出到相邻(靶)的微粒(请参阅信托标记)。
这项研究涉及无人直升机的控制,强调形成控制,目标跟踪,避免障碍和连续性维护。该研究采用终端滑动模式控制(TSMC)来调节直升机的位置和态度,而通用的预测控制(GPC)策略则用于通过领导者追随者的方法来形成控制。使用人工电位(APF)方法实现避免障碍物。仿真结果表明,在六个不同的任务中,快速收敛时间不到三秒钟,这表明直升机在保持静态障碍和动态障碍的同时保持其形成的能力。最初的三个任务涉及在三角形形成中组织的三架直升机,成功地避免了障碍物并以低于1%的错误率保持连续性。随后的三个任务,涉及五架五角形配置的五架直升机,类似地说明了有效的导航和动态目标跟踪。值得注意的是,领导直升机始终跟踪静态和动态目标,以确保形成的完整性。这项研究通过探索多代理直升机操作和障碍物遍历的复杂性来促进该领域,从而强调了在动态场景中保持连通性和形成的关键重要性。这些发现强调了拟议的控制策略的有效性,为包括军事和民用领域在内的各个部门的未来应用提供了宝贵的见解。
缩写:ALFF,低频波动的幅度; AUD,听觉网络;大胆,血氧水平依赖; CO,Cingulo-Obercular网络; Co/sal,Cingulo-opercular/显着网络;丹,背注意网络; DMN,默认模式网络(a,前p,p,postterior,v,腹侧); FC,功能连接; FP,额叶网络; GA,胎龄; ICA,独立组件分析; MN,电机网络; MRI,磁共振成像; Reho,区域同质性; ROI,感兴趣的地区; SAL,显着网络; SMN,感觉运动网络; Van,腹注意网络; VIS,视觉网络。
缩写:ALFF,低频波动的幅度; AUD,听觉网络;大胆,血氧水平依赖; CO,Cingulo-Obercular网络; Co/sal,Cingulo-opercular/显着网络;丹,背注意网络; DMN,默认模式网络(a,前p,p,postterior,v,腹侧); FC,功能连接; FP,额叶网络; GA,胎龄; ICA,独立组件分析; MN,电机网络; MRI,磁共振成像; Reho,区域同质性; ROI,感兴趣的地区; SAL,显着网络; SMN,感觉运动网络; Van,腹注意网络; VIS,视觉网络。
相互竞争的利益声明:本研究中使用的治疗性干预和设备包括由Healthy Mind开发的产品,Healthy Mind是一家私人公司,与Idil Sezer,Mohamad El Sayed Hussein Jomaa和Anton Filipchuk保持完整或部分隶属关系。健康思维的员工参加了研究设计(A.F.)和数据分析(I.S.,M.J。)。该隶属关系和公司的参与已完全披露给所有作者和参与者。本研究中报告的所有发现均已严格遵守科学严格性,以确保客观性并最大程度地减少与此隶属关系相关的潜在偏见,从而收集,分析和解释。重要的是,这项研究并不是要评估治疗干预措施的功效(先前发表),而是要研究其作用的生理机制。