- 我们实现并验证了一种针对基底神经节内和周围皮层下区域的脉冲网络模型的联合仿真方法,并将其与每个皮层区域的平均场网络模型相结合。 - 我们的模拟基于一个规范的连接组,包括皮层和基底神经节区域之间的详细路径,并结合了健康对照者和帕金森病患者的特定受试者优化权重。 - 我们通过证明所实现的模型在静息状态下显示出生物学上合理的动态来提供概念证明,包括虚拟患者的丘脑活动减少,以及虚拟深部脑刺激期间的丘脑活动正常化和主要在额叶区域的分布改变的皮层活动。 - 所提出的联合仿真模型可用于为个别患者定制深部脑刺激。摘要深部脑刺激 (DBS) 已成功应用于各种神经退行性疾病,作为一种有效的对症治疗。然而,它在大脑网络中的作用机制仍然知之甚少。许多虚拟 DBS 模型将基底神经节周围的子网络及其动态分析为脉冲网络,其细节由实验数据验证。然而,连接组学证据表明 DBS 的广泛影响影响了许多不同的皮质和皮质下区域。从临床角度来看,除了运动影响之外,DBS 的各种影响也已得到证实。神经信息学平台虚拟大脑 (TVB) 提供了一个建模框架,使我们能够虚拟地执行刺激(包括 DBS),并在进行 DBS 导线置入的侵入性手术之前从动态系统的角度预测结果。为了准确预测 DBS 的影响,我们实施了一个详细的基底神经节脉冲模型,并通过我们之前开发的联合仿真环境将其与 TVB 相结合。这
摘要:多形性胶质母细胞瘤 (GBM) 是一种恶性、高度侵袭性的 IV 级脑肿瘤,可迅速渗入附近组织,由于其预后不良和治疗方法有限而引起了广泛关注。在 GBM 中,几乎所有肿瘤细胞都表现出异常的细胞表面糖基化模式,这是由于其生物合成或合成后修饰过程的改变。由于神经节苷脂 (GG) 被认为是肿瘤相关抗原,我们在此对从 GBM 样本中提取和纯化的天然神经节苷脂混合物进行了全面分析。为此,我们对高效离子淌度分离质谱 (IMS MS) 进行了彻底优化,以发现 GBM 特异性结构并评估其作为肿瘤标志物或可能的相关抗原的作用。根据电荷状态、碳水化合物链长度、唾液酸化程度和神经酰胺组成,通过 IMS 分离 GG,鉴定出不少于 160 种不同成分,是之前鉴定结构数量的 3 倍。检测到的 GG 和脱唾液酸 GG 的特点是神经酰胺和聚糖组成具有高度异质性,包含多达五个 Neu5Ac 残基。发现肿瘤以相等且高比例的 GD3 和 GT1 形式为主,神经酰胺中 C24:1 脂肪酸的含量较高。通过仅出现一个迁移率特征和诊断性碎片离子,使用碰撞诱导解离 (CID) 进行的 IMS 串联质谱首次揭示了新提出的 GT1c(d18:1/24:1) 的存在,作为一种潜在的 GBM 标记物。关键词:人类多形性胶质母细胞瘤、神经节苷脂、生物标志物、离子迁移分离/质谱法 (IMS MS)、碰撞诱导解离
在β带中升高的同步振荡活性已被认为是帕金森氏病(PD)的病理生理标记。最近的研究表明,帕金森氏症与丘脑下核(STN)中β爆发活性的幅度和持续时间的增加密切相关。但是,如何从基底神经节(丘脑皮层(BGTC)运动网络)从正常状态变为帕金森氏症状态。在这项研究中,我们同时记录了三个雌性恒河猕猴中的STN,Globus Pallidus(GPI)(GPI)的内部段(GPI)(GPI)和Primary Motor Cortex(M1)的局部现场潜在活性,并表征了Beta爆发活动如何随着动物从正常而过渡到更严重的parkinsonian状态而变化。帕金森氏症与在STN和GPI的低β频段(8 - 20 Hz)中持续时间更长的β爆发发生率增加,而在M1中却没有。我们观察到Beta爆发活性的更大并发,但是,在PD中的所有记录位点(M1,STN和GPI)中。在BGTC网络的多个节点上同时存在低β爆发活性,而PD电动标志的严重程度增加了令人信服的证据,以支持低Beta同步旋转振荡的假说在PD的潜在病理生理学中起重要作用。鉴于其沉浸在整个电机电路中,我们假设这种升高的β波段活性会干扰BGTC网络中信息流的空间 - 时间处理,从而导致PD中的运动功能受损。
从神经活动中解码感觉刺激可以提供有关神经系统如何解释物理环境的洞察力,并促进了脑机界面的发展。然而,神经解码问题仍然是一个重大的公开挑战。在这里,我们提出了一种有效的非线性解码方法,用于从视网膜神经节细胞(RGC)的尖峰活动中推断自然现场刺激。我们的方法使用神经网络来改善准确性和可扩展性的现有解码器。对> 1000个猕猴RGC单元的实际视网膜尖峰数据进行了训练和验证,解码器证明了非线性计算的必要性,以准确地解码视觉刺激的精细结构。具体来说,自然图像的高通空间特征只能使用非线性技术解码,而低通功能可以通过线性和非线性方法很好地提取。一起,这些结果在解码大量神经元种群的自然刺激方面推进了最新的状态。
1 瑞典哥德堡大学生物医学研究所病理学和遗传学系,2 瑞典哥德堡大学萨尔格伦斯卡学院医学研究所公共卫生与社区医学学院数学科学系,3 瑞典哥德堡大学萨尔格伦斯卡学院临床科学研究所外科系,4 瑞典哥德堡西约塔兰地区萨尔格伦斯卡大学医院外科系、内分泌和肉瘤外科科,5 瑞典斯科夫德大学健康与教育学院,6 瑞典哥德堡大学萨尔格伦斯卡学院生物医学研究所萨尔格伦斯卡癌症中心
摘要 皮质-基底神经节-丘脑 (CBGT) 通路如何使用多巴胺能反馈信号来修改未来决策的问题几十年来一直困扰着计算神经学家。通过回顾多巴胺能皮质纹状体可塑性的计算表示的文献,我们展示了该领域如何融合到一种规范的突触级学习算法,该算法可以优雅地捕捉 CBGT 回路的神经生理特性和强化学习期间的行为动态。不幸的是,导致这种规范算法模型的计算研究都依赖于使用抽象动作选择规则的简化电路。结果,将这种皮质纹状体可塑性算法应用于 CBGT 通路的完整模型会立即失败,因为整合(皮质纹状体回路)、动作选择(丘脑皮质环路)和学习(黑质纹状体回路)之间的时空距离意味着网络不知道应该强化哪些突触以支持之前的奖励动作。我们展示了神经生理学观察结果,特别是选定动作表征的持续激活,如何提供一种简单的方法来解决 CBGT 学习模型中的这种信用分配问题。使用完整 CBGT 回路的生物学现实脉冲模型,我们展示了该解决方案如何让网络学习选择最佳目标并在环境发生变化时重新学习动作-结果偶然性。这个简单的例子强调了如何扩展皮质纹状体可塑性的规范框架以捕捉学习和决策过程中的宏观网络动态。
4 王启照 1,3 , 庄培 1,3 , 黄浩亮 1 , 李亮 1 , 刘亮 1 , Hannah C. Webber 1 , 5 Roopa Dalal 1 , Leonard Siew 1 , Clarisse M. Fligor 2 , Kun-Che Chang 1 , Michael Nahmou 1 , Alexander 6 Kreymerman 1 , Yang Sun 1 , Jason S. Meyer 2 , Jeffrey Louis Goldberg 1 和杨虎 1,* 7 8
抽象铁稳态对于维持正常的生理脑功能很重要。在两个独立的样本中,我们研究了基底神经节(BG)中的铁浓度与隐式序列学习(ISL)之间的联系。在研究1中,我们使用定量敏感性映射和与任务相关的fMRI来检查年轻和老年人中区域铁浓度测量,脑激活和ISL之间的关联。在研究2中,我们使用fMRI衍生的度量在老年人的年龄样本中使用了fmri衍生的度量来检查脑铁与ISL之间的联系。获得了三个主要发现。首先,在两项研究中,BG铁浓度与ISL呈正相关。第二,ISL对年轻人和老年人都很健壮,并且在两个年龄段的额叶区域中都发现了与性能相关的激活。第三,BG铁与额叶区域中与任务相关的粗体信号的正相关。这是研究脑铁积累,功能性脑激活和ISL之间关系的第一项研究,结果表明,在此特定任务中,较高的脑铁浓度可能与更好的神经认知功能有关。
摘要抽象游戏是正常儿童发展的重要组成部分,可以在实验室大鼠中以粗糙和翻滚游戏的形式进行研究。鉴于粗糙和翻滚游戏的强大性质,经常假定基底神经节在调节这种行为方面将具有重要的作用。最近使用C -FOS表达作为神经活动的代谢标记的最近工作,结合了相关皮质层状区域的暂时失活以及阿片类药物,大麻素和多巴胺系统的药理学操纵,从而更好地理解了基础神经节电路如何与Junevenile rap的调制社交效果有关。使用选择性游戏剥夺的研究也提供了对嬉戏体验对基底神经节功能的后果的见解。本文审查的数据支持基底神经节在社交游戏中的角色,还表明皮质纹状体功能也受益于嬉戏的活动。
PCC/PGL 是最具遗传性的肿瘤之一(详见 12–14),与 PCC/PGL 相关的种系突变存在于神经纤维瘤病 (NF-1)、多发性内分泌肿瘤 (MEN2a 和 MEN2b)、von Hippel–Lindau (VHL) 和家族性 PGL 综合征中。3 此外,发现大约 30% 的 PCC/PGL 散发病例含有已知的基因突变。早期对 PCC/PGL 肿瘤的分析集中在 MEN2A 和 MEN2B 综合征上。事实上,历史和基因分析证实,第一例报告的 PCC 是在患有 MEN2A 的患者中描述的。15,16 MEN2A 患者也表现为髓样甲状腺癌和甲状旁腺功能亢进症。与 MEN2A 患者类似,MEN2B 综合征患者也会患上 PCC 和髓样甲状腺癌;然而,他们没有患甲状旁腺功能亢进,而是患上了神经瘤(详见 17)。NF-1 患者除了神经纤维瘤外,还被确诊患有胰腺囊肿、胰腺囊肿、血管瘤和肾细胞癌。19
