互补学习系统 (CLS) 理论为考虑新知识的获取、巩固和概括提供了一个强大的框架。我们通过研究新学习的母语词汇的巩固和长期记忆,并使用学习后功能性神经成像来测试成年人的这种神经分工假设。将新学习的项目与两种条件进行比较:1) 先前已知的项目,以突出与既定词汇的相似之处和不同之处;2) 未知/未经训练的项目,以控制非特定的感知和运动语音输出。与 CLS 一致,新学习项目的检索由与情景记忆相关的区域(包括左海马体)和支持既定词汇的语言语义区域(左下额叶和左前颞叶)的组合支持。此外,这两个网络之间的分工随着项目的巩固状态而发生变化;更快的命名与语言语义区域的激活更多和情景记忆区域的激活更少相关。命名过程中的海马活动可以预测 6 个月后命名记忆的一半以上的变化。
双样品允许进行准实验性共二线病例对照方法,该方法可以控制脑 - 认知关联中的遗传和环境混淆,与无关个体的研究相比,有关因果关系的信息更大。我们对利用不和谐的联合设计设计的研究进行了综述,以研究阿尔茨海默氏病和认知的脑成像标记的关联。纳入标准包含了双胞胎对认知或阿尔茨海默氏病成像标记的不一致,并报告了两对内对脑内对认知与脑测量之间关联的比较。我们的PubMed Search(2022年4月23日,3月9日更新)导致18项符合这些标准的研究。阿尔茨海默氏病成像标记物仅通过很少的研究来解决,大多数研究标志物的样本量很小。与认知性能较差的二线相比,在共晶型二线的海马体积和较厚的皮层表明,在二线的海马体积和较厚的皮质。没有研究研究皮质表面积。正电子发射断层扫描成像研究表明,较低的皮质葡萄糖代谢率和较高的皮质神经炎症,淀粉样蛋白和TAU积累与二线内比较中的较差的情节记忆有关。到目前为止,仅复制了皮质淀粉样蛋白和海马体积的双线内两对内联合的关联。
言语互动和模仿对于幼儿的语言学习和发展至关重要。然而,目前尚不清楚母子二元组如何在轮流言语互动中同步皮质层面的振荡神经活动。我们的研究调查了母子对在轮流言语模仿范式中的脑间同步。使用双 MEG(脑磁图)装置同时测量互动母子对的大脑活动。在社交互动和非互动任务(被动聆听纯音)之间比较了人际神经同步。与非互动条件相比,在 θ 和 alpha 波段,社交互动期间的脑间网络同步性有所提高。在下额回的右角回、右三角回和左岛叶部分观察到了增强的人际大脑同步性。此外,这些顶叶和额叶区域似乎是表现出大量脑间连接的皮质中枢。这些皮质区域可以作为言语社交交流中互动成分的神经标记。本研究首次使用双 MEG 装置研究母子在言语社交互动过程中的脑间神经同步。我们的研究结果加深了我们对母子二人组言语互动过程中轮流发言的理解,并表明社交“门控”在语言学习中发挥着作用。
Wernicke的区域在一个半球中更加发达,负责言语象征和相关的智力。优势与95%的人口的语言有关。Wernicke的区域在主要半球中可能会大50%。
皮质锥体神经元的电活动由结构稳定、形态复杂的轴突树突树支持。轴突和树突在长度或口径方面的解剖差异反映了神经信息输入或输出的底层功能特化。为了正确评估锥体神经元的计算能力,我们分析了 NeuroMorpho.Org 数据库中的大量三维数字重建数据集,并量化了小鼠、大鼠或人类大脑皮层不同区域和层次的基本树突或轴突形态测量值。根据获得的形态测量数据对参与神经元电脉冲的离子总数和类型的物理估计,结合活动大脑消耗的葡萄糖所驱动的神经递质释放和信号传导的能量,支持在热力学允许的 Landauer 极限下进行高效的大脑计算,从而实现不可逆的逻辑运算。电压感应 S4 蛋白 Na + 、K + 或 Ca 2+ 离子通道 α 螺旋中的单个质子隧穿事件非常适合用作单个 Landauer 基本逻辑运算,然后通过穿过开放通道孔的选择性离子电流进行放大。这种计算门控的小型化允许在人类大脑皮层中每秒执行超过 1.2 个 zetta 逻辑运算,而不会因释放的热量而燃烧大脑。
摘要 — 皮层内脑机接口 (iBCI) 为瘫痪患者提供了一种通过从大脑活动解码的信号来控制设备的方法。尽管这些设备最近取得了令人瞩目的进展,但它们的控制水平仍然无法达到健全人的水平。为了实现自然控制并提高神经假体的性能,iBCI 可能需要包含本体感受反馈。为了通过机械触觉刺激提供本体感受反馈,我们旨在了解触觉刺激如何影响运动皮层神经元并最终影响 iBCI 控制。我们为四肢瘫痪患者的后颈提供了皮肤剪切触觉刺激来替代本体感受。通过使用单丝测试套件评估触觉灵敏度来确定颈部位置。参与者能够以 65% 的准确率正确报告 8 个不同方向的后颈皮肤剪切。我们发现运动皮层单元对剪切刺激表现出感觉反应,其中一些单元对刺激有强烈的响应,并可以通过余弦形函数很好地建模。我们还演示了在线 iBCI 光标控制,该控制由解码的命令信号驱动,并带有连续的皮肤剪切反馈。与纯视觉反馈条件相比,当参与者获得触觉反馈时,光标控制性能略有提高,但效果显著。
摘要 — 皮层内脑机接口 (iBCI) 为瘫痪患者提供了一种通过从大脑活动解码的信号来控制设备的方法。尽管这些设备最近取得了令人瞩目的进展,但它们的控制水平仍然无法达到健全人的水平。为了实现自然控制并提高神经假体的性能,iBCI 可能需要包含本体感受反馈。为了通过机械触觉刺激提供本体感受反馈,我们旨在了解触觉刺激如何影响运动皮层神经元并最终影响 iBCI 控制。我们为四肢瘫痪患者的后颈提供了皮肤剪切触觉刺激来替代本体感受。通过使用单丝测试套件评估触觉灵敏度来确定颈部位置。参与者能够以 65% 的准确率正确报告 8 个不同方向的后颈皮肤剪切。我们发现运动皮层单元对剪切刺激表现出感觉反应,其中一些单元对刺激有强烈的响应,并可以通过余弦形函数很好地建模。我们还演示了在线 iBCI 光标控制,该控制由解码的命令信号驱动,并带有连续的皮肤剪切反馈。与纯视觉反馈条件相比,当参与者获得触觉反馈时,光标控制性能略有提高,但效果显著。
抽象造血是一个连续的过程,其中前体细胞在整个生命中都会增殖和分化。但是,控制这一过程的分子机械尚未明确定义。编码DNA结合同源域的含同源物基因是一个高度保守的基因网络。它们是在具有位置层次结构的发育胚胎中表达的簇中组织的。我们已经分析了四个人HOX基因座在红血病,叶虫细胞和单核细胞系中的表达,以研究人类HOX基因的物理组织是否反映了造血细胞分化过程中涉及的调节性层次结构。我们的结果表明,代表血液 - 诗分化的各个阶段的细胞显示出HOX基因表达的差异模式,并且HOX基因在可能包括整个基因座的块中协调或关闭。在分析的所有线路中,整个HOX4基因座都保持沉默,几乎所有HOX2基因在红血球细胞中都活跃,并在髓样限制的细胞中关闭。我们的观察结果提供了有关HOX基因调控的信息,并表明这些基因的坐标调节可能在血液早期阶段的谱系确定中起重要作用。
海马是一个复杂的大脑结构,该结构由每个具有不同细胞组织的子场组成。虽然海马子场的体积显示与推理和记忆功能相关的年龄相关变化,但每个子场内的细胞组织与这些功能在整个开发过程中与这些功能相关的程度尚未得到充分了解。我们采用了一种明确的模型测试方法来表征组织微结构的开发及其与2个推理任务的性能的关系,一种需要内存(基于内存的推论),而一种仅需要可感知的可用信息(基于感知的推论)。我们发现,每个子场就其细胞组织都与年龄建立了独特的关系。虽然亚面(子)与年龄显示线性关系,但齿状回(DG),Cornu Ammonis Field 1(Ca1)和Cornu Ammonis子领域2和3(组合; CA2/3)显示了与CA2/3中性别相互作用的非线性轨迹。我们发现DG与基于内存的推理性能有关,并且SUB与基于感知的推理有关。两种关系都与年龄相互作用。结果与海马子场内的细胞组织可能经历不同的发展轨迹,这些轨迹支持整个开发过程中的推论和记忆表现。
摘要 大脑皮层不对称存在于不同的门类中,在人类中尤为明显,这对大脑功能和疾病具有重要意义。然而,许多先前的研究混淆了由大小引起的不对称和由形状引起的不对称。在这里,我们介绍了一种新方法,使用三个独立数据集中的磁共振成像数据来表征不同空间频率下整个皮层形状的不对称(与大小无关)。我们发现皮层形状不对称具有高度的个性化和稳健性,类似于皮层指纹,并且比基于大小的描述符(例如皮层厚度和表面积)或脑活动区域间功能耦合的测量值更准确地识别个体。个体可识别性在粗略空间尺度(~37 毫米波长)下最佳,形状不对称显示出与性别和认知的尺度特定关联,但与惯用手无关。虽然单侧半球皮层形状在粗尺度(~65 毫米波长)下表现出显著的遗传性,但形状不对称主要由特定受试者的环境影响决定。因此,粗尺度形状不对称具有高度个性化、性别二态性、与个体认知差异有关,并且主要受随机环境影响驱动。