1美国北卡罗来纳大学教堂山的遗传学系; 2美国北卡罗来纳大学教堂山的UNC神经科学中心,美国教堂山; 3美国北卡罗来纳大学教堂山北卡罗来纳大学的细胞生物学与生理学系; 4卡罗来纳州发育障碍研究所,北卡罗来纳大学,美国教堂山教堂山的北卡罗来纳大学; 5神经遗传学计划,美国洛杉矶洛杉矶分校的David Geffen医学院神经病学系,美国洛杉矶; 6美国洛杉矶洛杉矶分校,自闭症研究与治疗中心,David Geffen医学院Semel Institute,美国洛杉矶分校; 7美国洛杉矶洛杉矶分校的David Geffen医学院人类遗传学系; 8美国洛杉矶分校,加利福尼亚大学,加利福尼亚大学戴维·格芬医学院精神病学和生物行为科学系,洛杉矶分校1美国北卡罗来纳大学教堂山的遗传学系; 2美国北卡罗来纳大学教堂山的UNC神经科学中心,美国教堂山; 3美国北卡罗来纳大学教堂山北卡罗来纳大学的细胞生物学与生理学系; 4卡罗来纳州发育障碍研究所,北卡罗来纳大学,美国教堂山教堂山的北卡罗来纳大学; 5神经遗传学计划,美国洛杉矶洛杉矶分校的David Geffen医学院神经病学系,美国洛杉矶; 6美国洛杉矶洛杉矶分校,自闭症研究与治疗中心,David Geffen医学院Semel Institute,美国洛杉矶分校; 7美国洛杉矶洛杉矶分校的David Geffen医学院人类遗传学系; 8美国洛杉矶分校,加利福尼亚大学,加利福尼亚大学戴维·格芬医学院精神病学和生物行为科学系,洛杉矶分校
资金信息国家精神卫生研究所,资助/奖励编号:MH104284、MH116147、R01MH113619、R01 MH090553、R01MH117014、R01MH042191;卡罗琳斯卡医学院;斯德哥尔摩郡议会;挪威南部和东部地区卫生局;德国心血管研究中心;DZHK;西门子医疗;昆士兰大学;美国国家儿童健康与人类发展研究所,资助/奖励编号:RO1HD050735;澳大利亚国家健康和医学研究委员会;尤妮丝肯尼迪施莱佛国家儿童健康与人类发展研究所;国家药物滥用研究所,资助/奖励编号:UL1 TR000153、1 U24 RR025736-01、1 U24 RR021992;脑损伤基金研究资助计划;印第安纳州卫生部脊髓;父母对抗儿童癫痫;癫痫治疗项目、对抗儿童癫痫和癫痫发作;癫痫基金会;美国癫痫协会;克努特和爱丽丝·瓦伦伯格基金会;欧洲共同体“地平线 2020”计划;Vici 创新计划;NWO 大脑与认知卓越计划;荷兰科学研究组织;Hersenstichting Nederland;荷兰卫生研究与发展组织;荷兰卫生研究委员会 Geestkracht 计划,资助/奖励编号:10-000-1001;乌得勒支大学;FP7 理念:欧洲研究委员会;荷兰科学研究组织;国家转化科学进步中心;国立卫生研究院;国家研究资源中心;联盟资助,资助/奖励编号:U54 EB020403;美国国立卫生研究院,拨款/奖励编号:R01 CA101318、P30 AG10133、R01 AG19771;医学研究委员会,拨款/奖励编号:G0500092;瓦尔德西拉侯爵调查基金会,拨款/奖励编号:API07/011、NCT02534363、NCT0235832;卡洛斯三世健康研究所,拨款/奖励编号:PI14/00918、PI14/00639、PI060507、
摘要。随着许多新技术的出现,人们开始探索开发新的设备,这些设备可以根据脑电信号预测人类思维中发生的事情,例如本文使用的方法包含对多个运动皮层想象任务获取的脑电信号进行新分类的方法,该方法基于使用 Extra Tree 算法来很好地选择用于获取脑电信号的最佳通道,然后使用支持向量机 (SVM) 算法进行数据分类,此外,本研究使用灰狼优化器 (GWO) 算法快速改进所有 SVM 参数,并将系统的精度收敛到最高可能值。结果,本研究显示基于运动皮层想象的脑电信号预测准确率可提高 99% 以上。此外,本文还与文献中的其他方法进行了比较。
通过人类和其他哺乳动物的脑电图记录监测的时空大脑活动已识别出 beta/gamma 振荡(20-80 Hz),这些振荡自组织成以 theta/alpha 速率(4-12 Hz)重复出现的时空结构。这些结构与受试者感知到的感觉刺激和强化事件具有统计学上的显著相关性。以 theta/alpha 速率反复坍塌的自组织结构会产生横向传播的相位梯度(相位锥),这些相位梯度在皮质片的某个特定位置被点燃。根据大脑动力学的电影理论,相位锥被解释为瞬时感知体验的神经特征。本质上各向同性的相位锥的快速扩张与全局工作空间理论 (GWT) 假设的感知广播的传播一致。以反复坍塌的动力学运作的大脑的进化优势是什么?这个问题使用热力学概念来回答。根据神经渗透理论,清醒的大脑被描述为在临界边缘运行的非平衡热力学系统,经历反复的相变。这项工作分析了长距离轴突连接和代谢过程在调节关键大脑动力学中的作用。从历史上看,接近 10 Hz 的域与有意识的感觉整合、与有意识的视觉感知相关的皮质“点火”以及有意识的体验有关。因此,我们可以结合大量的实验证据和理论,包括图论、神经渗透和 GWT。这种皮质操作方式可以优化快速适应新事物与稳定和广泛的自组织之间的权衡,从而产生显著的达尔文式好处。
摘要 群体受体场 (pRF) 建模是一种流行的 fMRI 方法,用于映射人脑的视网膜主题组织。虽然基于 fMRI 的 pRF 图在质量上与侵入性记录的动物单细胞受体场相似,但它们代表什么神经元信号仍不清楚。我们在清醒的非人类灵长类动物中通过比较全脑 fMRI 和视觉皮层 V1 和 V4 区域的大规模神经生理记录来解决这个问题。我们检查了基于 fMRI 血氧水平依赖性 (BOLD) 信号、多单位脉冲活动 (MUA) 和不同频带的局部场电位 (LFP) 功率的几种 pRF 模型的拟合度。我们发现从 BOLD-fMRI 得出的 pRF 与 V1 和 V4 中的 MUA-pRF 最相似,而基于 LFP 伽马功率的 pRF 也给出了很好的近似值。因此,基于 fMRI 的 pRF 可靠地反映了灵长类动物大脑中的神经元受体场特性。除了我们在 V1 和 V4 中的结果之外,全脑 fMRI 测量还揭示了许多其他皮质和皮质下区域的视网膜定位调节,其 pRF 大小随着偏心率的增加而持续增加,以及默认模式网络节点的视网膜定位特异性失活,类似于先前在人类中观察到的情况。
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对于感觉运动功能障碍患者来说,恢复手指和指尖的皮肤感觉对于实现灵巧的假肢控制至关重要。然而,通过人类皮层内微刺激 (ICMS) 实现局部和可重现的指尖感觉尚未见报道。本文表明,人类参与者的 ICMS 能够引发双手 7 个手指的感知,包括 6 个指尖区域(即每只手 3 个)。中位感知大小估计包括 1.40 个手指或手掌节段(例如,一个节段是指尖或手指下方的上手掌部分)。这通过更敏感的手动标记技术得到证实,其中中位感知大小对应于指尖节段的大约 120%。感知表现出高度的日内一致性,包括在盲手指辨别任务中的高性能 (99%)。几天内,感知的变化更大,75.8% 的试验包含受刺激电极的模态手指或手掌区域。这些结果表明,ICMS 可以在神经假体操纵物体期间传递局部指尖感觉。
(未通过同行评审认证)是作者/资助者。保留所有权利。未经许可就不允许重复使用。此预印本版的版权持有人于2023年11月27日发布。 https://doi.org/10.1101/2023.11.27.568858 doi:Biorxiv Preprint
在脑机界面(BMI)中实施操作调节,以诱导单个神经元活性的快速自愿调节,以控制外部执行器的任意映射。但是,自愿控制器的内在因素(即大脑)或输出阶段(即个体神经元)可能会阻碍BMI的性能,而数百个神经元和具有多个自由度的执行器之间的映射更为复杂。可以通过在BMI控制的背景下研究这些内在因素来提高性能。在这项研究中,我们研究了神经元亚型如何反应并适应给定的BMI任务。我们在BMI任务中调节单皮质神经元。记录的神经元根据其尖峰训练自相关分类为爆发和非爆炸亚型。两个神经元亚型的性能和平均点火率的变化都相似。然而,在爆发的神经元中,导致奖励的活性在整个条件过程中逐渐增加,而在调节过程中,非刚性神经元的反应不会改变。这些结果强调了在各种任务中都需要表征神经元特定响应的必要性,这可能最终为BMI的设计和实施提供了信息。
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