摘要 神经系统因其对意外感觉输入的强烈反应而臭名昭著,但这种现象的生物物理和解剖学基础仅被部分理解。在这里,我们利用生物详细模型的新皮层微电路的计算机实验来研究听觉皮层中的刺激特异性适应 (SSA),即神经元反应对重复(“预期”)音调有显著的适应性,但对罕见(“意外”)音调则无适应性。通过刺激投射到微电路的音调定位映射的丘脑皮层传入神经来模拟 SSA 实验;这些传入神经的活动是根据我们对单个丘脑神经元的体内记录建模的。建模的微电路自然地表达了许多实验观察到的 SSA 特性,表明 SSA 是新皮层微电路的一般特性。通过系统地调节电路参数,我们发现 SSA 的关键特征取决于突触抑制、尖峰频率适应和循环网络连接的协同作用。探索了这些机制在塑造 SSA 中的相对贡献,解释了与 SSA 相关的其他实验结果,并提出了进一步研究 SSA 的新实验。简介初级听觉皮层 A1 中的神经元表现出一种称为刺激的现象
腹痛是肠易激综合征和炎症性肠病 (IBD) 的常见症状,影响全球约 20% 的人口 (Grundy 等人,2019 年)。目前的疼痛疗法对肠道内脏疼痛效果不佳,且存在多种副作用,因此需要确定药物开发的新分子和细胞靶点。内脏腹痛的病理生理学通常起源于结直肠区域,涉及多个参与者,包括肠道微生物群、肠道上皮、免疫系统和神经系统,通过肠脑轴在不同层面发挥作用 (Lucarini 等人,2020 年、2022 年;Najjar 等人,2020 年)。从肠道到中枢神经系统的伤害性刺激主要由脊髓传入神经编码,其细胞体位于胸腰椎和腰骶背根神经节 (DRG;Grundy 等人,2019)。内脏疼痛是由肠道内产生的刺激的神经传导和传递改变引起的。目前的证据表明,内脏过敏是一种复杂的现象,由多种机制组成,免疫细胞通过释放不同的介质在结肠传入神经的过敏中发挥作用 (Grundy 等人,2019)。然而,也有报道称疼痛没有任何炎症状态,这表明除了炎症/免疫信号之外,还有其他因素在驱动疼痛的传递/持续。
呼吸困难是一种不愉快的感觉,或者存在不舒服的呼吸道感觉,它通过肺部受体的传入神经之间的中央呼吸运动活动与信息之间的不匹配。已经开发出各种工具来诊断和预测患有急性呼吸困难的疾病。但是,没有任何特定的工具辨别到足以警告即将发生的恶化。news2是一种考虑到慢性呼吸道疾病的患者的强大评分系统,并有望通过将呼吸率纳入一组生理参数来预测恶化。还有其他预测模式结合了呼吸率,以研究特定疾病以及某些治疗方式(例如高流量鼻套管)的成功。呼吸困难的重要性不能更加强调,应该认真对待基本危险过程的标志。
图 1. 研究原理和临床试验设计。A. 与迷走神经刺激相关的免疫调节神经通路包括胆碱能抗炎通路、交感神经系统和下丘脑-垂体-肾上腺 (HPA) 轴。免疫原性刺激激活迷走神经传入神经,主要终止于背迷走神经复合体。来自背迷走神经复合体的上升投射到达室旁核 (PVN) 和延髓腹内侧前部 (RVM),分别激活下丘脑-垂体-肾上腺 (HPA) 轴和交感神经系统,以调节免疫反应。taVNS 可以通过交感神经系统或传出迷走神经影响心血管功能。B - C。临床试验结构和治疗方案。 taVNS 组患者每天接受两次电刺激(0.4 mA、250 µs 脉冲宽度、20 Hz),每次 20 分钟。假手术组患者将耳夹戴在耳垂上,持续时间相同。D. 使用耳夹进行 taVNS 治疗。
触觉技术涉及使用电气或机械手段来刺激皮肤中的传入神经或机械感受器,作为产生物理触摸感觉的基础,这些感觉可以在定性地扩大虚拟或增强现实体验,而不是仅由视觉和听觉提示支持的经验。在该领域的一个新兴方向涉及平台的开发,这些平台不仅在指尖,而且对人体的任何和所有区域都为皮肤提供时空模式,并使用对用户造成可忽略的物理负担的薄,皮肤般的技术。本综述强调了这种类型的皮肤接口的生物学基础,以及在这个雄心勃勃的目标的背景下,触觉的最新进展,包括电动性和颤振效果设备,这些设备支持具有皮肤融合界面的潜在形式的触摸感感知。内容包括讨论将这些刺激器集成到可编程阵列中的方案,重点是可扩展的材料和设计,这些材料和设计有可能支持皮肤大面积的软接口。总结部分总结了该领域成功研究工作的潜在后果,以及材料科学和工程学中的重要多学科挑战和相关的研究机会。
胃体中的 Cajal 肌间质细胞网络充当着胃的“起搏器”,持续产生约 0.05 Hz 的电慢波,主要通过迷走神经传入神经传递到大脑。最近的一项研究将静息态功能磁共振成像 (rsfMRI) 与同步表面胃电图 (EGG) 相结合,将皮肤电极放置在上腹部,发现 12 个大脑区域的活动与胃基础电节律明显相位锁定。因此,我们探究使用空间独立成分分析 (ICA) 方法估计的大脑静息态网络 (RSN) 的波动是否可能与胃同步。在本研究中,为了确定任何 RSN 是否与胃节律相位锁定,对一名参与者进行了 22 次扫描;在每个会话中,获取两次 15 分钟的 EGG 和 rsfMRI 数据。三个会话的 EGG 数据具有微弱的胃信号而被排除;其余 19 个会话总共产生了 9.5 小时的数据。使用组 ICA 分析 rsfMRI 数据;估计 RSN 时间进程;对于每次运行,计算每个 RSN 和胃信号之间的锁相值 (PLV)。为了评估统计意义,所有“不匹配”数据对(在不同日期获取的 EGG 和 rsfMRI 数据)的 PLV 被用作替代数据来生成每个 RSN 的零分布。在总共 18 个 RSN 中,发现三个与基础胃节律显著锁相,即小脑网络、背部体感运动网络和默认模式网络。肠脑轴负责维持中枢神经系统与内脏之间的内感受反馈,其紊乱被认为与多种疾病有关;脑部 rsfMRI 数据中胃部亚慢节律的表现可能对临床人群研究有用。
选择仍然有限(2)。尽管 μ 受体阿片类药物仍然是控制疼痛的主要药物,但持续的阿片类药物泛滥刺激了对替代疗法的研究。目前正在努力重新配制药物,以限制副作用和成瘾风险,同时其他研究侧重于内源性疼痛通路,以指导新型止痛药的开发(3)。整个神经系统中已经发现了止痛疗法的新靶点。几种离子通道受体参与通过外周神经元的疼痛传递,包括电压依赖性钠通道(Nav1.7、Nav1.8)的异构体、电压依赖性钙通道(Cav2.2)和瞬时受体电位香草酸-1(TRPV1)受体(4-6)。参与多系统信号传导的其他分子,如一氧化氮、前列腺素 E2 (PGE2) 和白细胞介素 6 (IL-6),介导炎症和痛觉神经可塑性重塑 (7- 9)。在中枢神经系统中,疼痛感觉被认为涉及 μ-阿片类药物、κ-阿片类药物、δ-阿片类药物、N-甲基-D-天冬氨酸 (NMDA) 和大麻素受体活性 (10-12)。随着新技术的实现,其他方法现在旨在修改神经营养因子信号传导、表观遗传乙酰化或疼痛基因组 (13-15)。本篇对现有文献的叙述性回顾旨在描述几种有望成为新型镇痛疗法潜在靶点的受体和机制,包括初级传入神经、电压门控钠通道抑制剂、电压门控钙通道阻滞剂、TRPV1 靶点、全身介质、一氧化氮合酶抑制剂、微粒体前列腺素 E 合酶 1 (mPGES-1) 抑制剂、IL-6 抑制剂、中枢疼痛通路、κ -阿片类药物激动剂、δ -阿片类药物激动剂、NMDA 受体拮抗剂、大麻素、脂肪酸酰胺水解酶 (FAAH) 抑制剂、抗神经生长因子 (NGF) 抗体和各种基因干预。
摘要:本文包含一个建议的原始,扩展的数学模型,该模型是对强制脉冲的人类视力反应的自动系统。以频率(动力学)域中描述的方程式的形式提出了视觉过程的全面数学模型。人类感官的数学建模非常重要。它可以更好地集成自动化系统与与人类合作的人,也可以作为自动化系统。这为基于数学模型的推理提供了基础,而不是关于人类对视觉刺激的反应的直观推理。给出了五个人类反应路径的拟议系统的框图。可以在该方案中区分:主要轨道包括:眼反应的转运延迟,传入神经的转运延迟,大脑的传输延迟,具有先兆作用,离心神经的转运延迟以及神经动物系统的惯性和转运延迟。此外,系统的方案还包括运动和力反应的负反馈的四个轨道:上眼睑,下眼睑,瞳孔和镜头。在拟议的模型中,给出并讨论了每个路径的组成部分及其部分数学模型。对于每个反应路径,还给出了它们的整体数学模型。考虑到所有五个反应路径的综合模型,提出了人类反应自动反应系统对强制脉冲脉冲的完整数学模型。所提出的模型允许例如准确确定计算机游戏中的难度级别。所提出的数学模型为将其与许多机电一体化和自动化系统的数学模型及其研究的数学模型同步开辟了许多可能性。优化该模型的参数及其与自动化系统的特定模型的同步非常困难,并且需要许多数值实验。这种方法可以使自动化系统的设计与人类对现有刺激的反应更好地同步,并且在设计阶段已经选择了其操作的最佳参数。使用该模型的另一个例子是研究人类对几乎产生的各种情况的反应,例如在飞行模拟器和其他类似情况下。