研究文章:新研究| Disorders of the Nervous System Macro- and Micro-Structural Alterations in the Midbrain in Early Psychosis associates with clinical symptom scores https://doi.org/10.1523/ENEURO.0361-24.2025 Received: 21 August 2024 Revised: 21 February 2025 Accepted: 24 February 2025 Copyright © 2025 Zhou et al.这是根据Creative Commons Attribution 4.0国际许可条款分发的开放访问文章,只要将原始工作正确归因于任何媒介,它允许在任何媒介中进行无限制的使用,分发和复制。
摘要:干细胞,尤其是人IPSC,构成了组织工程的强大工具,尤其是通过球形和器官模型。很好地描述了干细胞对其直接微环境的粘弹性特性的敏感性,但干细胞分化仍然取决于生化因素。我们的目的是研究HIPSC球体直接环境在命运中的粘弹性特性的作用。为了确保仅由机械相互作用驱动细胞生长,可在无分化因子培养基中使用具有显着不同粘弹性特性的可生物固定藻酸盐 - 凝集素水凝胶。开发了不同浓度的藻酸盐 - 凝集素水凝胶,以提供具有显着不同机械性能的3D环境,范围从1到100 kPa,同时允许可打印。通过聚集(= 100 µm,n> 1×10 4)制备来自两个不同细胞系的HIPSC球体,在不同的水凝胶中包括并培养14天。虽然密集水凝胶中的球体表现出有限的生长,而不论配方如何,但用液态液乳液法制备的多孔水凝胶显示出球体形态的显着变化和随着水凝胶机械性能的函数的显着变化。横向培养物(相邻球体含有藻酸盐 - 凝集素水凝胶)清楚地确定了每个水凝胶环境对hipsc球体行为的单独影响。这项研究是第一个证明机械调制的微环境会导致不同的HIPSC球体行为而不会影响其他因素。它允许人们设想多个公式的组合来创建一个复杂的对象,其中HIPSC的命运将由其直接微环境独立控制。
扩散MRI(DMRI)是一种强大的方法,通常用于研究大脑神经途径的微观结构和几何形状。它测量了活大脑中水扩散的特征1,2。由于使用DMRI检测到的扩散fro纤维沿着大脑的神经途径限制了水的扩散,因此可以重建大脑主要纤维捆的3D几何形状。在退化性疾病中发生的病理过程,例如神经元和髓磷脂的丧失以及炎症,会影响组织扩散特性,以改变组织微结构和途径几何形状。因此,DMRI对标准解剖学MRI无法检测到的病理过程敏感。各向异性和扩散性测量是表征白质(WM)微结构特性的最广泛使用的措施。这些扩散指标已在退化,开发和精神病疾病中进行了研究3。随着许多类型的分子病理学影响DMRI信号,包括大脑中的淀粉样蛋白和Tau蛋白的积累,大量文献集中在绘制WM异常,这些疾病在神经退行性疾病的发展中产生,例如阿尔茨海默氏病(Alzheimer's Panties)等神经退行性疾病(Alzheimer's Diseation(Alzheimer)4-6,4-6,4-6,Parkinson's Parkinson's Parkinson's Parkinson's Disen和其他Dementias。Thomopoulos等。5检查了四个标准DTI指标,以及它们与痴呆症的严重程度如何在730名患者中作为阿尔茨海默氏病神经成像倡议(ADNI)的一部分进行了扫描。一项后续研究6在皮质灰质中检查了DMRI指标。Schilling等。他们发现,使用临床痴呆评级(CDR)等级评估平均扩散率(MD)与年龄和痴呆症的严重程度有关。他们发现皮质DMRI指标介导了AD的脑脊液(CSF)标记与延迟逻辑记忆性能之间的关系,这通常在早期AD中受到损害。较低的CSFAβ142和较高的PTAU181与皮质DMRI测量相关,反映了限制扩散和更大的扩散率。 AD病理学与扩散指标之间的这种明显联系已经增强了对使用DMRI研究AD的兴趣。即使这样,标准分析方法通常会将微结构指数降低到相对较大的感兴趣区域的汇总。这些局限性刺激了以较小的解剖量表为8,9的疾病对疾病对脑微观结构的影响。dTI的指标,例如分数各向异性(FA),径向扩散率(RD)和轴向扩散率(AXD)易受纤维交叉点的敏感性 - 单个voxel 11和任何个人数字中的多填充群体的存在所影响。虽然已经提出了基于体素的基于氧化的12和横向测量法方法来进一步改善受试者间的比对并有助于解决交叉纤维,但仍在体素水平上计算了许多微观结构措施。此外,当前的术语方法通常使用单变量方法分别计算每个捆绑包的组统计信息,而无需考虑大脑中相交纤维的复杂模式。拖拉术数据也可用于研究WM束的宏观结构或“形状”特性。13个计算的捆绑束指标与大脑WM的年龄相关的宏观结构变化的异质模式在大脑WM中的异质模式相比,与更均匀的微结构变化模式相比。最近的一项研究14发现,使用基于氧化的分析指标,AD的早期与TAU相关的WM变化是宏观的。据我们所知,没有任何工作研究WM微结构和宏观结构如何在神经退行性条件下共同改变了使用Tractometry方法等神经退行性条件,我们在当前的研究中解决了这一问题。在这项研究中,我们提出了宏观结构的规范术(MINT),以共同模拟微观结构的测量和纤维束几何形状的同时变化,并使用一种称为变异自动装编码器(VAE)的深度学习方法。当用作规范模型时,VAE可以编码健康对照中扩散指标的正常变异性的解剖模式。这个多元模型集成了多个互补的微观结构特征,并说明了不同DMRI指标之间的统计协方差以及与空间相关性。我们将薄荷衍生的微型与DTI的传统单变量措施进行了比较,并研究了在大型多站点样本中,在轻度认知障碍(MCI)和痴呆症中WM异常的特征模式。我们还研究了WM异常与痴呆症严重程度的临床指标有关。由于有兴趣确定用于检测和跟踪痴呆症的最佳微结构指标,因此我们还通过评估其对痴呆症的敏感性来对DTI指标进行排名。在痴呆症和MCI中可视化WM微结构异常之后,在两个不同的祖先和人口统计组中,我们研究了它们与整体裂纹几何形状的关系,并指出可以通过微观结构和形状的联合统计模型来解决的解释的歧义。
带有特殊润湿性(MAAMS-SW)的摘要生物启发的宏观结构阵列(MAA,尺寸:亚毫米计至毫米尺度)材料,由于其在许多应用中的出色表现,包括石油剥夺,液体/液滴操纵,抗气管操纵,抗气管,传热,收集,水收集和油 - 水分,引起了大量的研究注意。在这篇综述中,我们关注的是生物启发的Maams-SW的理论,设计,制造和应用的最新发展。我们首先回顾了特殊润湿性的基本理论的历史,并讨论了某些生物表面的代表性结构和相应的功能,从而为生物启发的MAAMS-SW的设计和制造奠定了基础。然后,我们总结了特殊润湿MAA的制造方法,分别是三类:添加剂制造,减法制造和形成性制造,以及它们的多样化功能应用,从而为这些Maams-SW的开发提供了见解。最后,简要解决了对生物启发的MAAMS-SW的未来研究的挑战和方向。全球努力,进步和突破性从表面工程到本文详细阐述的功能应用将促进生物启发的MAAMS-SW的实际应用。
a 模型根据年龄(非线性)、性别、年龄(非线性)×性别、颅内容积 (ICV) 和总睡眠时间 (TST)(非线性)进行了调整。b 模型按照模型 0 进行调整,另外还考虑了糖尿病的存在、糖尿病×性别、高血压的存在、高血压×性别、胆固醇比率、胆固醇比率×性别、腰围身高比和腰围身高比×性别。c 模型按照模型 0 进行调整,另外还考虑了伴侣身份、等效收入和受教育年限。d 模型按照模型 0 进行调整,另外还考虑了当前吸烟状况、吸烟包年数、当前吸烟状况×吸烟包年数、体力活动、平均酒精消费量和平均酒精消费量×性别。e 模型按照模型 0 进行调整,另外还考虑了失眠的存在、AHI、AHI×性别、不安腿综合征的存在以及睡眠药物的摄入量。f 模型按照模型 0 进行调整,另外还考虑了总脑容量。g 模型按照模型 0 进行调整,另外还考虑了终生抑郁症的存在。 h 模型按照模型 0 进行调整,并另外针对上述所有附加协变量进行调整。