大约在怀孕第 27 周,胎儿开始听到声音,从而启动复杂的听觉发育过程。产前听觉环境涉及塑造胎儿体验的内部和外部声音。在内部,母亲的心跳、呼吸和消化等声音创造了复杂的听觉环境。在外部,胎儿可以感知母亲的声音、环境噪音和音乐等声音,较低频率的声音传输效果更好。胎儿对声音的反应表现为心率变化和运动等生理变化。产前和产后的声音暴露会显著影响听觉发育。怀孕期间的大声噪音会使听觉系统紧张,并可能导致听力问题。在新生儿重症监护室保持低噪音环境对于早产儿的健康听力发育至关重要。产前经历极大地影响感官、语言和音乐的发展。发育生物学在听觉发育中起着至关重要的作用。产前环境和遗传学会影响脱氧核糖核酸甲基化,这是一种控制基因表达的表观遗传机制。听觉结构和大脑区域在怀孕和婴儿期成熟,外周活动有助于皮层下回路和功能成熟。胎儿生长受限可能导致听觉大脑反应延迟,可作为发育障碍的潜在标志。本综述强调了在整个人类发育过程中,尤其是产前阶段检测和处理听觉刺激的重要性。关键词:听觉处理、听觉刺激、胎儿听力、宫内听觉体验、出生后声音暴露、产前声学环境
结果。结果表明,不同频率的人每天记住的单词数量存在明显差异。从第 3 天到第 5 天,我们发现,与其他频率相比,使用 5 Hz 记住的单词数量更多。如果我们考虑到在脑磁图记录过程中记住的单词数量,那么在第二次测量中会发现显著差异,5 Hz 和 13 Hz 之间以及 5 Hz 和 RB 之间的单词数量较多。在中频中,仅在5Hz频率的刺激下才呈现显著差异。结论。频率为 5 Hz 的长期听觉刺激会使大脑活动与此节奏结合,从而增强即时言语记忆的能力。
摘要在本文中,提出了一种简单的方法来对齐EEG信号和听觉刺激。在典型的事件相关电位(ERP)研究中,硬件或软件同步用于提供听觉刺激的事件同步,这不是一个完美的实时同步。在这项研究中,EEG信号采集前端用于同时测量EEG信号和听觉刺激。实验以验证所提出方法的电性能。实验eSults表明,EEG信号是通过同步的方法捕获的,同时刺激了听觉刺激,同时保持高质量的电性能。关键字:脑电图,听觉引起的潜力,采集设备
。cc-by-nd 4.0国际许可证。是根据作者/资助者提供的预印本(未经同行评审认证)提供的,他已授予Biorxiv的许可证,以在2021年2月17日发布的此版本中显示在版权所有的此版本中。 https://doi.org/10.1101/2020.11.11.05.370072 doi:Biorxiv Preprint
摘要:通过EEG/MEG探索,听觉刺激是一种合适的研究探针,以揭示各种神经活动,包括事件相关的电位,脑振荡和功能连接性。在该领域积累的证据源于研究长期听觉训练引起的神经塑性的研究,特别是比较音乐家和非音乐家的横断面研究,以及与音乐家的纵向研究。相比之下,研究了短期干预措施的神经效应的研究持续时间为几分钟到几个小时。在过去的十年中,越来越多的证据表明,短期听觉干预措施引起了神经活动的快速变化,即使在prestimulus时期,也可以观察到振荡的波动。在这篇范围的综述中,我们将提取的神经生理学研究分为三组,以简短的听觉干预讨论神经活动:刺激前的刺激前时期和刺激前后的比较。我们表明,振荡活动取决于刺激的上下文,并受到自下而上和自上而下的调节机制的相互作用的影响,包括提示。我们得出的结论是,在听觉皮层和大脑的高阶认知部分中,观察到的神经活动的快速变化归因于短期的听觉干预措施。
。CC-BY-ND 4.0 国际许可证永久有效。它以预印本形式提供(未经同行评审认证),作者/资助者已授予 bioRxiv 许可,可以在该版本中显示预印本。版权所有者于 2020 年 11 月 6 日发布了此版本。;https://doi.org/10.1101/2020.11.05.370072 doi: bioRxiv preprint
将数据分为α波段、β波段和γ波段,分析初级听觉皮层和高级运动皮层在不同频带的活动特征。如图2、图7所示,我们发现听觉刺激下运动想象任务中大脑主要激活的区域是左颞叶和额顶叶。在真实意义刺激下,左额顶叶的激活范围显著强于无意义刺激,均在β和γ波段内(F=4.512 p=0.041,F=5.508 p=0.031)[表1]。同时,真实意义声音刺激组的认知皮层激活水平高于无意义声音刺激组(F=4.561 p=0.040,F=5.002 p=0.032)[表1]。3.2 失配负性(MMN)
评估心脏骤停后昏迷患者的神经功能完整性仍是一个悬而未决的挑战。昏迷结果的预测主要依赖于专家对生理信号的视觉评分,这种方法容易产生主观性,并使相当多的患者处于预后不确定的“灰色地带”。对听觉刺激后脑电图反应的定量分析可以让我们了解昏迷时的神经功能以及患者苏醒的机会。然而,由于协议繁琐多样,标准化听觉刺激后的反应还远未在临床常规中使用。在这里,我们假设卷积神经网络可以帮助提取昏迷第一天对听觉刺激的脑电图反应的可解释模式,这些模式可以预测患者苏醒的机会和 3 个月后的存活率。我们使用卷积神经网络 (CNN) 对多中心和多方案患者队列中在标准化镇静和目标体温管理下昏迷第一天对听觉刺激的单次脑电图反应进行建模,并预测 3 个月时的结果。对于接受治疗性低温和常温的患者,使用 CNN 预测觉醒的阳性预测率分别为 0.83 ± 0.04 和 0.81 ± 0.06,预测结果的曲线下面积分别为 0.69 ± 0.05 和 0.70 ± 0.05。这些结果也持续存在于处于临床“灰色地带”的一部分患者中。网络预测结果的可信度基于可解释的特征:它与脑电图反应的神经同步性和复杂性密切相关,并受到独立临床评估的调节,例如脑电图反应性、背景爆发抑制或运动反应。我们的研究结果强调了可解释的深度学习算法与听觉刺激相结合在改善昏迷结果预测方面的巨大潜力。
睡眠代表了促进大脑和身体健康的强大系统。建议在过多的功能中发挥作用,例如清除有毒副产品[1-3],突触稳态[4],记忆巩固[5-11],代谢[12]和心血管肢体功能[13-16]和身体核心组织[13-16],以及身体核心组织的转换[17]。尤其是,已经提出了非剥夺性眼动(NREM)的大幅度,低频慢波来指导这些有益的效果(例如,在参考文献中进行了审查。18)。神经元活性的时期反映在慢波上的相过程中,神经元沉默的周期反映了慢波的下坡[19],从而协调了丘脑皮层睡眠纺锤体之间的时间相互作用,以支持长波波旋转的长期记忆,这是21 21 retime retive [20] [20]。然而,慢速波是否是维持健康大脑和身体的必不可少的驱动因素,仍然在很大程度上没有探索。为了阐明慢波在大脑和身体功能中的功能作用,需要调节这些振荡。在过去的几年中,尤其是听觉刺激已成为一种有希望的,无创和可行的方法,可在深度睡眠期间选择性地调节慢波[9,22-24]。但是,存在各种刺激方案,导致对行为结果的发现不一致(例如在参考文献中进行了审查。25)和关于有效性增强或减少慢波的疗效方法的核对片。这种夜间设计消除了任何NGO及其同事[9]是第一个报告靶向较慢的慢波上升的上升相似的人似乎对隔夜记忆巩固的改善似乎很重要。的下相刺激表明会干扰慢波和声明性和运动记忆的巩固[9,26]。然而,除了选择听觉刺激的适当目标阶段外,序列中的刺激数量是可变的,例如两种音调刺激方案随后刺激断裂[9,23]或窗户的刺激,其中仅在预定义长度的窗口中出现听觉刺激[7,8,22]。除了在一定程度上依赖于慢波(闭环刺激)的一定程度的所有程序外,已经证明完全开环听觉刺激也可以增强慢波[11,27]。需要考虑的另一项参数是刺激的量以及刺激是通过耳机还是通过扬声器播放。此外,一些研究使用了50至60 dB之间的固定体积[9,23,28]或个体和/或自适应体积在30至60 dB之间[10,11,22]。尽管已经采用了许多刺激方法,但听觉刺激仍处于起步阶段。因此,为此目的,还没有利用听觉刺激的全部潜力,并且需要更加了解其影响。此外,目前尚不清楚听觉刺激的功效是否在睡眠周期中保持稳定,以及是否在几秒钟的刺激中甚至保持了刺激功效。为了促进对听觉慢波调制的理解,我们在这里提出了一种新型的方法,可以使用窗口的10 s刺激(听觉刺激)在单个睡眠期内对不同的听觉刺激条件进行调查(没有听觉刺激),然后使用10 s(没有听觉刺激播放)方法。
睡眠是促进大脑和身体健康的强大系统。研究表明,睡眠在清除有毒副产物 [ 1–3 ]、突触稳态 [ 4 ]、记忆巩固 [ 5–11 ]、代谢 [ 12 ]、心血管功能 [ 13–16 ] 和身体核心组织更新 [ 17 ] 等多种功能中发挥作用。特别是,非快速眼动 (NREM) 睡眠具有大振幅、低频慢波,被认为可以引导这些有益作用(例如,参见参考文献 18 中的综述)。慢波上行阶段反映神经元活动期,慢波下行阶段反映神经元沉默期 [19],从而协调丘脑皮质睡眠纺锤波和海马尖波涟漪之间的时间相互作用,这已被证明可以支持长期记忆保留 [20,21]。尽管如此,慢波是否是维持大脑和身体健康的不可或缺的驱动力,仍在很大程度上尚未得到探索。为了阐明慢波对大脑和身体功能的功能性作用,需要调节这些振荡。在过去的几年里,听觉刺激已经成为一种有前途的、非侵入性的、可行的方法,可以在深度睡眠期间选择性地调节慢波 [9,22–24]。然而,由于刺激方案多种多样,导致对行为结果的发现不一致(例如,参见参考文献25 中的综述),并且缺少对这些方法在选择性增强或减少慢波方面的有效性的比较。Ngo 等人[9] 首次报告,针对正在进行的慢波的上升阶段似乎对改善隔夜记忆巩固很重要。另一方面,下行阶段刺激则会干扰慢波以及陈述性记忆和运动记忆的巩固[9, 26]。然而,除了选择合适的听觉刺激目标阶段外,序列中的刺激数量也是可变的,例如,双音调刺激方案之后是后续刺激中断[9, 23],或窗口方法,其中听觉刺激仅在预定长度的 ON 窗口内呈现[7, 8, 22]。除了上述在一定程度上依赖于慢波相位和/或存在(闭环刺激)的程序外,完全开环听觉刺激也已被证明可以增强慢波[11,27]。需要考虑的另一个参数是刺激的音量以及刺激是通过耳机还是扬声器播放。此外,一些研究使用50至60 dB之间的固定音量[9,23,28],或30至60 dB之间的个体和/或自适应音量[10,11,22]。尽管已经应用了许多刺激方法,但听觉刺激仍处于起步阶段。因此,听觉刺激的全部潜力尚未得到充分挖掘,为此需要对其效果有更深入的了解。此外,目前尚不清楚听觉刺激效果是否在整个睡眠周期内保持稳定,以及刺激效果是否在几秒钟的刺激中保持不变。为了促进对听觉慢波调制的理解,我们在此提出了一种新方法,使用窗口 10 秒刺激开启(播放听觉刺激)然后 10 秒关闭(不播放听觉刺激)方法比较单个睡眠期间的不同听觉刺激条件。这种夜间设计消除了任何