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多模态运动执行与想象条件下全脑神经血管耦合机制:基于EEG-fMRI的动态特征分析
在认知神经科学领域,理解大脑如何协调运动功能一直是核心课题。运动执行(Motor Execution, ME)和运动想象(Motor Imagery, MI)作为两种基本的运动认知形式,其神经机制研究对脑机接口(Brain-Computer Interface, BCI)开发和神经康复具有重要意义。然而,现有研究存在三个关键瓶颈:首先,电生理信号(EEG)与血流动力学响应(fMRI)的时空特性差异导致多模态数据整合困难;其次,传统分析方法多局限于单一任务或预设脑区;最重要的是,MI的神经表征相比ME更为微弱且分散,其全脑尺度的神经血管耦合机制尚不明确。针对这些问题,卡耐基梅隆大学的研究团队在《
来源:NeuroImage
时间:2025-06-16
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基于电场强度的拮抗网络靶向tDCS对脑共激活模式的调控机制:同步tDCS-fMRI研究
在神经精神疾病治疗领域,非侵入性脑刺激技术如经颅直流电刺激(tDCS)近年来备受关注。传统tDCS多靶向单一脑区(如左背外侧前额叶),但越来越多的证据表明,大脑是以网络形式运作的,而神经精神疾病往往伴随脑网络功能障碍。中央执行网络(CEN)和默认模式网络(DMN)作为一对拮抗网络,在抑郁症、精神分裂症等疾病中表现出异常活动。然而,如何精准调控这些网络以恢复其动态平衡?网络靶向刺激的效果是否依赖于电场分布?这些问题成为当前研究的瓶颈。电子科技大学的科研团队在《NeuroImage》发表了一项开创性研究。他们采用同步tDCS-fMRI技术,结合个体化电场模拟和共激活模式分析,首次系统比较了CEN靶
来源:NeuroImage
时间:2025-06-16
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Kana与Kanji阅读的时空神经动力学:基于皮层脑电图的高分辨率研究揭示日语双脚本加工的神经机制
人类大脑如何同时处理日语中并存的两种截然不同的文字系统?Kana作为音节文字具有明确的字音对应规则,而Kanji作为表意文字则直接关联语义,这种独特的双脚本系统为探索阅读的神经机制提供了天然实验室。尽管经典的"双通路模型"在拼音文字中已得到广泛验证,但其在非拼音文字尤其是混合文字系统中的应用仍存争议。更关键的是,现有神经影像技术的时间分辨率不足,难以捕捉两种文字加工过程中的毫秒级动态差异。日本东北大学的研究团队创新性地利用癫痫患者术前的皮层脑电图(ECoG)记录,通过分析高伽马波段活动(HGP, 80-120 Hz)这一神经激活的精确指标,首次揭示了Kana和Kanji阅读的时空动力学特征。这
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时间:2025-06-16
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体感皮层对振动触觉同化效应的神经表征机制研究
触觉感知的整合机制一直是神经科学领域的核心问题。日常生活中,我们常需同时处理来自不同身体部位的触觉信息,但大脑如何整合这些信息形成统一感知仍不明确。此前研究发现,当两个不同频率的振动触觉刺激分别作用于相邻手指(同手)或对侧手指(异手)时,目标刺激的感知频率会向干扰刺激偏移,这种现象被称为“同化效应”(assimilation effect)。然而,其背后的神经机制尚未阐明。韩国蔚山国立科学技术研究院(UNIST)的研究团队通过结合行为实验与功能磁共振成像(fMRI),首次揭示了体感皮层与高阶脑区的功能连接在同化效应中的关键作用,相关成果发表于《NeuroImage》。研究团队采用30 Hz目标
来源:NeuroImage
时间:2025-06-16
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选择性听觉注意对事件相关电位的影响:从脑干到皮层的神经机制解析
听觉系统如何从纷杂的声音环境中筛选目标信息,一直是神经科学领域的核心问题。50年前Hillyard等学者发现,当人们集中注意某侧耳朵时,皮层事件相关电位(ERP)的N1成分会显著增强,这一现象被称为"N1效应"。然而半个世纪以来,关于选择性注意能否调控更早期的听觉脑干通路信号传递,始终存在激烈争议。传统观点认为听觉脑干反应(ABR)作为反映外周听觉传导的指标,在刺激后10ms内就已形成,不应受高级认知调控。但动物实验显示,从皮层到下丘存在密集的反馈连接,理论上具备实施"自上而下"调控的解剖基础。为解决这一科学争议,德国萨尔大学医院的研究团队创新性地采用频率调制"啁啾"声刺激,这种特殊声学信号能
来源:NeuroImage
时间:2025-06-16
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超快速复数值4D fMRI揭示睡眠诱导的脑呼吸脉动在幅值与相位信号中的动态变化
睡眠是大脑清除代谢废物的关键窗口期,但生理性脉动的具体机制仍不明确。传统功能磁共振成像(fMRI)主要依赖幅值信号分析血氧水平依赖(BOLD)效应,而相位信号对脑脊液(CSF)流动和磁敏感变化的独特敏感性长期被忽视。芬兰奥卢大学的研究团队创新性地采用超快速磁共振脑电图(MREG)技术,以10 Hz采样率获取全脑复数值4D数据,首次实现睡眠-觉醒周期中相位与幅值信号的同步动态监测。研究通过菠萝流体模型验证相位信号对脉动水流的高敏感性,随后对12名健康受试者进行睡眠剥夺实验,结合高密度脑电图(EEG)睡眠分期。采用改进的低频波动幅度(AF)分析方法,分离出极低频(VLF)、心搏和呼吸三个生理频段的
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时间:2025-06-16
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机器人辅助手术模拟中多维脑机制探索:基于EEG的术者认知差异与技能评估研究
机器人辅助手术(Robot-Assisted Surgery, RAS)的普及虽提升了手术精度,但传统培训体系长期忽视术者脑活动监测这一关键维度。当前训练主要依赖主观评估指标如GEARS评分,缺乏客观神经标记物来区分不同经验水平术者的认知差异。更棘手的是,RAS操作模式完全改变了传统手术的"眼-手-脑"协同机制,术者需通过视觉反馈协调手足动作操控主控台,这种认知重构过程使技能培养周期显著延长。如何通过神经特征识别术者水平差异,成为优化培训体系的核心难题。中国人民解放军总医院联合多学科团队在《NeuroImage》发表创新研究,通过多维脑电分析揭示RAS术者等级差异的神经机制。研究团队采用da
来源:NeuroImage
时间:2025-06-16
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皮层体感表征的几何学:身体图谱与层级结构的正交组织模式及其跨感觉系统意义
在神经科学领域,体感信息在皮层的表征机制一直是研究热点。自Penfield和Boldrey开创性工作以来,已知初级体感皮层(S1)存在从头部到脚部的连续身体图谱(somatotopic maps)。然而,这些离散图谱如何在大尺度上组织,以及其与层级处理(hierarchy)的关系始终是未解之谜。更令人困惑的是,虽然视觉和听觉系统的宏观组织模式已被阐明,但体感系统的大尺度功能架构仍缺乏统一理论框架。这些知识缺口限制了我们对多模态感觉整合机制的理解。针对这些问题,来自Hadassah医学中心的研究团队在《NeuroImage》发表了创新性研究。该研究采用功能性磁共振成像(fMRI)结合全身体感刺激
来源:NeuroImage
时间:2025-06-16
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TMS-EEG技术动态量化任务锁定的皮层区间信息传输:基于定向传递函数的因果网络研究
在探索大脑奥秘的征程中,科学家们一直试图破解不同脑区如何通过信息交流协同完成复杂认知任务。传统功能磁共振成像(fMRI)虽能展现脑区激活,但其时间分辨率不足;脑电图(EEG)虽具毫秒级精度,却难以确定因果联系。经颅磁刺激结合脑电技术(TMS-EEG)的出现为这一困境带来曙光——通过电磁脉冲"主动叩击"特定脑区,同步记录全脑电活动,理论上能同时实现"因果干预"与"高时空分辨率观测"。然而现有技术多局限于静态网络识别,对于任务执行中瞬息万变的神经信息流向仍缺乏量化手段。北京师范大学的研究团队在《NeuroImage》发表的研究中,以经典的视觉扫视任务为模型,创新地将定向传递函数(DTF)算法引入T
来源:NeuroImage
时间:2025-06-16
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晚发型抑郁症抑制控制的神经血管耦合机制:同步脑电-功能磁共振研究
抑郁症作为全球致残的主要原因之一,对患者的神经认知功能产生深远影响。特别是在晚发型抑郁症患者中,抑制控制功能的损害尤为突出,这种执行功能障碍与患者的沉思倾向、注意力下降等临床症状密切相关。然而,既往研究多采用单一模态技术,如仅使用功能磁共振成像(fMRI)或脑电图(EEG),难以全面捕捉这一复杂认知过程的时空动态特征。fMRI虽具有高空间分辨率,但时间分辨率有限;EEG能精确追踪毫秒级神经活动,却无法精确定位脑区。这种技术局限导致我们对抑郁症抑制控制障碍的神经机制认识存在明显缺口。为突破这一局限,来自意大利的研究团队在《NeuroImage》发表了创新性研究。该研究首次将同步EEG-fMRI技
来源:NeuroImage
时间:2025-06-16
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虚拟现实中的近身与远身空间编码:来自fMRI研究的神经机制解析
人类大脑如何区分触手可及的咖啡杯与远处不可及的茶杯?这个看似简单的空间划分问题,实则涉及复杂的神经编码机制。传统研究认为,近身空间(PPS)和远身空间(EPS)分别由不同的神经网络处理,但物体物理特性(如大小、立体呈现方式)如何影响这种空间编码,特别是在虚拟环境中的神经机制仍不明确。更关键的是,既往研究未能有效区分真实空间距离与视网膜成像大小的混淆效应。德国亚琛工业大学医院的研究团队在《NeuroImage》发表的研究,通过创新的VR-fMRI实验设计,首次在精确控制物体像素大小的条件下,揭示了PPS与EPS处理的神经分化机制。研究发现,即使排除视网膜成像大小的干扰,PPS刺激仍能特异性激活背
来源:NeuroImage
时间:2025-06-16
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面部表情特异性调节P300体感诱发电位:感觉运动模拟的电生理证据
人类面部表情识别背后隐藏着怎样的神经密码?长期以来,科学家们对感觉运动皮层在情绪识别中的作用存在激烈争论。一方主张"感觉运动模拟理论",认为我们通过内部模拟他人表情来理解情绪;另一方则认为这仅仅是大脑对情绪内容的普遍反应。这场学术争论的核心在于:当我们看到他人做出厌恶表情时,大脑究竟是在"镜像模仿"还是"泛泛而感"?为解开这个谜团,来自意大利的研究团队设计了一项巧妙的电生理实验。他们让34名受试者观看两类都能引发厌恶情绪的刺激——面部表情和腐败食物图片,同时在特定时间点给予左侧上唇肌温和的触觉刺激。通过记录脑电图(EEG)并采用创新的"减法技术"(从复合反应中剔除纯视觉成分),研究者成功分离出
来源:NeuroImage
时间:2025-06-16
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多语言参与对认知衰退和神经动态的调节作用:基于静息态与任务态EEG的跨生命周期研究
随着全球老龄化加剧,认知功能衰退的个体差异成为神经科学领域的重要议题。传统研究认为,教育、社交等生活方式因素能延缓认知衰退,但多语言使用(multilingualism)作为潜在保护因子的神经机制尚不明确。尤其缺乏对静息态(RS)与任务态神经活动关联的探索,而theta和alpha频段振荡作为认知控制的核心指标,其与多语言经验的交互作用亟待揭示。挪威北极大学等机构的研究团队在《NeuroImage》发表研究,首次整合静息态与Flanker任务态EEG,追踪18-82岁多语言者的神经动态。通过量化多语言参与度(MLD)和认知储备(CRS),发现高MLD显著缓解年龄相关的静息态theta/alph
来源:NeuroImage
时间:2025-06-16
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动态因果纤维束成像解析听觉描述性命名的全脑网络机制:一项106例患者的颅内研究
人类大脑如何将听到的问题转化为语言回答?这个看似简单的过程涉及复杂的神经机制。传统观点认为语言功能主要依赖左半球白质纤维束(如弓状束AF)的持续激活,但具体的时间动态和因果证据始终缺乏。更关键的是,现有研究无法解释为何不同脑区损伤会导致特异性语言障碍,也不清楚利手和年龄如何影响神经编码。这些认知空白严重制约了语言障碍的精准诊疗。美国韦恩州立大学医学院的Eishi Asano团队在《NeuroImage》发表突破性研究,通过整合106例癫痫患者的颅内脑电图(iEEG)、高分辨率纤维束成像和直接皮层刺激数据,首次绘制出毫秒精度的"动态因果纤维束成像图谱"。研究团队创新性地将7,792个非癫痫电极位
来源:NeuroImage
时间:2025-06-16
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功能性超声成像定量评估衰老模型中功能性充血的新方法及其与激光散斑对比成像的比较研究
随着全球老龄化加剧,阿尔茨海默病和血管性认知障碍(VCI)已成为65岁以上人群的主要死因,相关医疗费用在美国每年超过5000亿美元。脑血管功能障碍是这些疾病的核心病理特征,表现为神经血管耦合受损、血脑屏障破坏和微出血等。其中功能性充血(Functional Hyperemia, FH)——即神经活动引发的局部脑血流(CBF)增加——的年龄相关性减退尤为关键,但目前缺乏理想的在体监测手段。激光散斑对比成像(LSCI)虽是临床前研究的金标准,但存在穿透深度有限、需终末实验等缺陷。功能性超声成像(functional ultrasound, fUS)虽具高时空分辨率优势,但其在衰老研究中的可靠性及手
来源:NeuroImage
时间:2025-06-16
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综述:童年创伤的多模态跨诊断通路机制
童年创伤的多模态跨诊断通路机制摘要童年创伤(CT)被定义为18岁前经历的躯体/情感虐待或忽视,是多种心身疾病发生和恶化的高危因素。其作用机制涵盖从(神经)生物学(如HPA轴失调、表观遗传修饰、脑结构/功能改变)到心理社会(如依恋障碍、人格特质)及行为(如吸烟、缺乏运动)的多模态通路。本文通过整合跨学科证据,提出CT应作为独立于现有诊断体系的核心干预靶点。1. 引言CT全球患病率高达6.6-47.2%,非洲地区躯体虐待(男童60.2%)、南美洲忽视(女童54.8%)尤为突出。尽管定义存在差异(如CTQ量表限定虐待/忽视,而ACEs包含更广),但研究证实虐待/忽视对健康的危害显著高于其他逆境。CT
来源:Neurobiology of Stress
时间:2025-06-16
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童年不良经历与内化症状:神经威胁反应的中介作用及情绪加工阶段的调节机制
童年逆境如何重塑大脑?神经威胁反应成为焦虑症状的"放大器"在成长过程中遭遇的情感虐待、家庭暴力等童年不良经历(ACEs),如同在神经发育的蓝图上刻下难以抹去的印记。全球约25%儿童经历过ACEs,这些经历会将抑郁和焦虑的发病风险提高近两倍。但令人困惑的是,为什么有些人能保持心理健康,而另一些人却发展出严重症状?这个"黑箱"问题长期困扰着研究者。现有证据表明,ACEs可能通过改变大脑对情绪刺激的加工方式产生影响——或是增强对威胁的警觉(类似焦虑特征),或是削弱对奖赏的反应(类似抑郁特征)。然而,这些神经机制如何具体调节ACEs与症状的关系,特别是不同情绪加工阶段(预期、精细加工)的独立作用,仍是
来源:Neurobiology of Stress
时间:2025-06-16
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益生菌修复产前应激雄性大鼠空间认知与突触可塑性损伤:聚焦海马-肠道紧密连接机制
现代社会中,产前母亲承受的心理压力已成为影响胎儿神经发育的重要风险因素。这种压力通过激活下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA轴),不仅导致母体皮质酮水平升高,更会破坏胎盘屏障功能,进而影响子代大脑关键区域如海马的发育。海马作为学习记忆的中枢,其突触可塑性变化与长时程增强(LTP)现象密切相关,而产前应激已被证实会损害这种神经可塑性机制。更引人关注的是,近年研究发现这种损伤可能与肠道微生物群通过"肠-脑轴"的调控密切相关——应激会破坏肠道和血脑屏障的紧密连接蛋白(如ZO-1、occludin等),形成"肠漏"和"脑漏"的恶性循环。为破解这一难题,来自卡尚医科大学的研究团队开展了一项创新性研究。他们建立
来源:Neurobiology of Stress
时间:2025-06-16
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综述:昼夜节律时钟在心血管疾病中的神经生物学机制:分子机制、生物标志物与时间疗法
昼夜节律时钟的神经生物学机制及其在心血管疾病中的作用昼夜节律作为生物体适应地球自转的内源性计时系统,其核心调控网络位于下丘脑视交叉上核(SCN)。SCN通过视网膜-下丘脑束接收光信号输入,协调外周组织(如心脏、血管)的局部生物钟。分子层面上,核心时钟基因BMAL1和CLOCK形成异源二聚体,激活Period(PER)和Cryptochrome(CRY)等抑制因子的转录,构成转录-翻译负反馈环路(TTFL)。此外,核受体REV-ERBα/RORγ构成的辅助环路通过调控Bmal1表达进一步精细调节节律输出。外周心血管时钟的功能与调控心脏组织中约10%的转录组呈现昼夜振荡,包括调控心肌电生理的离子通
来源:Neurobiology of Sleep and Circadian Rhythms
时间:2025-06-16
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MeCP2缺失导致时间依赖性睡眠缺陷及睡眠剥夺加剧效应
在神经发育障碍领域,Rett综合征(RTT)一直是个令人困惑的医学难题。这种主要影响女性的疾病,约95%病例由X染色体上的MECP2基因突变引起,患者不仅表现出运动障碍、认知缺陷等典型症状,还普遍存在顽固性睡眠问题。临床观察显示,RTT患者常出现入睡困难、夜间频繁觉醒等睡眠紊乱,且REM睡眠比例异常降低。然而,这些现象背后的神经机制始终是个未解之谜,严重制约了针对性治疗方案的开发。为揭开这一科学谜团,华盛顿州立大学的研究团队将目光投向了Mecp2基因缺失小鼠模型。通过精密的电生理记录和行为分析,研究人员系统考察了MeCP2蛋白缺失对睡眠-觉醒周期的影响及其与生物钟的交互作用。相关成果发表在睡眠
来源:Neurobiology of Sleep and Circadian Rhythms
时间:2025-06-16