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World File Search System动作电位
使用 Neuropixels 探针进行高密度单元人类皮质记录
动作电位是神经计算的基本单位。尽管在动物模型中记录大量单个神经元方面已经取得了重大进展，但由于临床限制和电极可靠性，这些方法在人类身上的转化受到限制。在这里，我们介绍了一种可靠的方法，使用 Neuropixels 探针在人类术中记录数十个神经元，可同时记录多达 100 个单个单元。大多数单个单元在到达目标深度后 1 分钟内处于活动状态。电极阵列的运动与产量呈很强的负相关性，这表明进一步提高探针效用面临着重大挑战和机遇。在大多数记录中，时间上活动相近的细胞对在空间上也更接近，展示了解决复杂皮质动态的能力。总之，这种方法可以访问人类新皮质深度上的群体单个单元活动，而这种规模以前只能在动物模型中访问。
使用高密度微电极阵列对脑器官进行功能成像
研究已提供证据表明，人类脑类器官 (hCO) 重现了早期大脑发育的基本里程碑，但关于其功能和电生理特性的许多重要问题仍然存在。高密度微电极阵列 (HD-MEA) 是一种有吸引力的分析平台，可用于在细胞和网络规模上进行神经元网络的功能研究。在这里，我们使用 HD-MEA 从切片 hCO 中获取大规模电生理记录。我们记录了几周内 hCO 切片的活动，并从药理学角度探究观察到的神经元动态。此外，我们还展示了如何对获得的记录进行尖峰分类并随后进行跨尺度研究的结果。例如，我们展示了如何在 HD-MEA 上跟踪几天内的单个神经元以及如何推断轴突动作电位速度。我们还从 hCO 记录中推断出假定的功能连接。引入的方法将有助于更好地理解脑类器官中正在发育的神经元网络，并为它们的功能表征提供新方法。
使用皮层内信号与完全闭锁的住院患者进行口头交流
图 1：皮层内基于听觉拼写器的通信 – A) 在患者家中设置。信号由植入运动皮层的微电极阵列记录，并使用定制的 BCI 软件进行处理。B) 听觉神经反馈和拼写器的示意图。检测到动作电位并用于估计神经放电率。选择一个或多个通道，它们的放电率标准化和混合（参见在线方法）。字母组和字母等选项由合成语音呈现，然后是一段响应期，在此期间，要求患者调节标准化和混合的放电率，以获得正响应，降低以获得负响应。标准化速率线性映射到响应期间播放的短音的频率，以向患者提供反馈。患者必须将放电率保持在某个阈值以上（以下）通常 500 毫秒，以引起“是”（“否”）响应。在神经反馈模块中训练神经放电率的控制，其中指示患者匹配目标音调的频率。
2024; 20（9）：3302-3316。 doi：10.7150/ijbs.96116研究论文ITGA5-PTEN信号传导调节纹状体突触强度和运动配位
背景：帕金森氏病（PD）的特征是底虫nigra pars compacta中多巴胺能神经元的丧失，导致运动和认知功能障碍。PD中突触改变的分子机制仍然难以捉摸，重点是ITGA5在突触完整性和运动配位中的作用，而Tat-Itga5旨在抑制PTEN活性。方法：这项研究利用MPTP诱导的PD动物模型来研究Itga5在纹状体中的表达和作用。技术包括定量PCR，蛋白质印迹，免疫染色，CRISPR-CASRX介导的敲低，电生理测定，行为测试和质谱法。结果：在MPTP诱导的PD模型中，ITGA5表达显着降低。在这些模型中，观察到树突状脊柱密度显着降低，并且观察到纹状体GABA神经元中较薄的棘突的转移，表明突触整合受损。敲低Itga5导致树突分支减少，蘑菇刺减少，棘突增加，改变了突触结构。 电生理分析揭示了动作电位和自发兴奋性突触后电流的变化，表明突触传播改变。 运动行为评估表明，ITGA5缺乏导致良好的运动控制和协调损害。 此外，发现ITGA5与PTEN相互作用，影响AKT信号对于突触发育和运动配位至关重要。 结论：研究表明，ITGA5在维持PD中的突触完整性和运动协调方面起着关键作用。敲低Itga5导致树突分支减少，蘑菇刺减少，棘突增加，改变了突触结构。电生理分析揭示了动作电位和自发兴奋性突触后电流的变化，表明突触传播改变。运动行为评估表明，ITGA5缺乏导致良好的运动控制和协调损害。此外，发现ITGA5与PTEN相互作用，影响AKT信号对于突触发育和运动配位至关重要。结论：研究表明，ITGA5在维持PD中的突触完整性和运动协调方面起着关键作用。ITGA5-PTEN-AKT途径代表了解决PD中突触和运动功能障碍的潜在治疗靶标。
膜片钳控制果蝇大脑神经元
可兴奋细胞（如神经元和肌肉细胞）的膜电位经历了由一系列配体和电压门控离子通道介导的丰富动态变化。尤其是中枢神经元，它们是信息、感知和整合由突触输入介导的多个亚阈值电流并将其转化为动作电位模式的出色计算机。电生理学包括一组允许直接测量电信号的技术。有许多不同的电生理学方法，但由于果蝇神经元很小，全细胞膜片钳技术是记录来自单个中枢神经元的电信号的唯一适用方法。在这里，我们提供了果蝇膜片钳电生理学的背景知识，并介绍了解剖幼虫和成年大脑的方案，以及实现已识别神经元类型的全细胞膜片钳记录的方案。膜片钳是一种劳动密集型技术，需要大量练习才能成为专家；因此，应该预计学习曲线会很陡峭。然而，我们希望分享和传播神经元放电的即时满足感，因为需要更多的果蝇膜片钳来研究迄今为止未知的许多果蝇神经元类型的电特征。
电生理学数据中强大的在线多播估计
高密度电生理探针为人类和非人类动物中的系统神经科学4开辟了新的可能性，但是记录记录时探针运动（或漂移）对下游分析提出了挑战5，尤其是在人类记录中。在这里，我们以四个主要贡献的算法称为Dredge（7 E Egistredy的7 e egistration d ata d ata）的算法（d ectreghized r egistration）的算法进行了改进。首先，除了从动作电位（AP）检测到的9个尖峰外，我们还将以前的分散8种方法扩展到利用本地场电位（LFP）的多频道信息（LFP）。第二，我们表明基于LFP的方法10可以在子秒时间分辨率下进行注册。第三，我们引入了有效的在线11运动跟踪算法，允许该方法扩展到更长和更高的空间分辨率12录音，这可以促进实时应用程序。最后，我们通过考虑实际数据中发生的非组织性并自动化14个参数选择来提高13方法的鲁棒性。共同实现了来自人类和小鼠的15个具有挑战性的数据集的完全自动化的可扩展注册。16
癫痫的基本机制
第3章癫痫的基本机制John G.R.牛津大学癫痫发作的杰弗里斯药理学系通常涉及神经元的过度解雇和同步。这打断了所涉及的大脑部分的正常工作，从而导致特定类型的癫痫类型的临床症状和符号学。本章将概述癫痫放电的基本机制，特别是在局灶性癫痫的细胞电生理学方面。它将概述阐明癫痫发作期间“超同步”神经元活动的概念的最新进展。局灶性癫痫活性局灶性癫痫发生在新皮层和边缘结构中，包括海马和杏仁核。在一系列实验模型上进行的工作产生了有关简短（约100 ms）癫痫事件的详细理论，该事件类似于在具有局灶性癫痫的人EEG中经常发现的“间歇性尖峰”。实验性间歇放电的特征是突然在当地大多数神经元中同步发生的“阵发性”去极化移位（PDSS）。这些是大型去极化，即2040mV，这使神经元燃烧了快速的动作电位。PDS具有巨大的兴奋性突触后电位（EPSP）的特性，并且取决于谷氨酸，这是大脑中主要的兴奋性突触发射机。这个巨大的EPSP是由同一人群中许多其他神经元的同时激发驱动的。这种连接的概率可以很低。例如，海马中的随机选择的锥体细胞的2％之间的〜12％。PDS还取决于神经元的soma树突区域的内在特性，例如电压 - 敏感的钙通道可以产生缓慢的去极化，从而驱动多个快速（钠通道）动作电位。在许多实验模型上的结合实验和理论工作表明，以下特征足以用于这种癫痫发射：兴奋性（通常是金字塔）神经元必须使连接到突触网络。由于单个突触的特性和/或由于突触前神经元的发射模式（由于电压敏感性的去极化通道引起的爆发爆发意味着突触电位可以汇总）。本质上，神经元需要很有可能将其突触后靶标超过阈值。神经元的种群必须足够大（“最小骨料”类似于核裂变炸弹的临界质量）。此最低骨料允许神经元与几个突触中的几乎所有人群中的所有其他人建立联系，从而使一小部分神经元的活动在适当的条件下可以非常迅速地通过人群传播。不同的联系意味着神经元种群是在近距离进展中募集的。在实验模型中，最小癫痫骨料可以低至10002000神经元，但在人类癫痫灶中可能更大。
65 nm CMOS中的16通道神经记录系统与CHT特征提取处理器
摘要 - 次生的入侵神经接口需要完全可植入的无线系统，这些系统可以同时从大量通道中记录。但是，由于高吞吐量，将记录的数据从植入物转移到外部接收器是一个显着的挑战。为了应对这一挑战，本文提出了一种神经记录系统 - 片上，该系统通过使用片上的特征提取来实现高资源和无线带宽效率。能量 - 有效的10位20 ks/s前端放大并数字化局部势势内的神经信号（LFP）和动作电位（AP）频段。使用压缩的Hadamard变换（CHT）处理器将每个通道的原始数据分解为光谱特征。选择要计算的功能的选择是通过机器学习算法来量身定制的，以便在不损害分类性能的情况下将总体数据速率降低80％。此外，CHT功能提取器允许在接收器侧的波形重建进行监视或其他后处理。通过体内和离线实验验证了所提出的方法。65 nm CMO制造的原型还包括无线
神经元：超越教科书
轴突非常复杂，分布广泛，可以形成细小的分支，通过动作电位传输信号。• 轴突的长度可以从微米到米不等，并且可以遍布整个大脑。• 轴突的分支模式不同，因为分支模式与树突相比变化更大。• 细胞轴突的密度和分布可以跨大脑区域和大脑区域内变化，具体取决于细胞类型。例如，在人类和小鼠的视觉皮层中，相同细胞类型的轴突会因胞体位于皮层的哪个皮层层而有很大差异。皮层层是大脑外皮层的不同层，从第 1 层（浅层）到第 6 层（深层）排列。• 轴突可以包裹在髓鞘中，髓鞘就像电线上的绝缘层。这可以提高动作电位的速度。在大脑区域之间移动的轴突通常有髓鞘，可能会提高信号传输的速度和可靠性。 • 下图是同一个人类神经元，但标出了轴突。请注意，与树突相比，轴突要细得多。
教师指南连接神经元！
•动作电位 - 一种电荷，该电荷从轴突沿细胞体驱逐到轴突末端，在该电荷触发或抑制神经递质的释放•轴突•轴突 - 轴突 - 神经元的一部分，该神经元将信号从细胞体和靶细胞/轴突末端 - 轴突末端 - 与轴突接触的轴突末端，使其与另一个细胞接触。神经递质释放•细胞体的点 - 神经元的一部分决定是否沿轴突•dendrite发送信号 - 神经元的一部分是从其他神经元接收信号的一部分。• excitatory neuron – a neuron whose neurotransmitter stimulates another neuron, increasing the probability that the target neuron will fire an action potential • inhibitory neuron – a neuron whose neurotransmitter inhibits another neuron, decreasing the probability that the target neuron will fire an action potential • neuromuscular junction – the special synapse onto a muscle • neuron – nerve cell专门用于发送信息；其特征是长长的纤维投影称为轴突，较短的分支样突起，称为树突•神经递质 - 神经元在突触时神经元释放的化学物质，以将信号发送给附近的邻近神经元的树突；与树突上的特殊受体分子结合以产生信号•突触后神经元 - 树突接收神经递质