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基于统计算法和神经网络的遗传突变有害性分析模型构建与应用
在遗传疾病研究领域,识别致病突变并评估其风险一直是重大挑战。尽管BRCA1/2等基因突变与乳腺癌的关联已被确认,但临床上面临三大难题:缺乏基因型数据时如何通过表型推断遗传模式?如何区分单突变与多基因协同效应?传统统计方法难以处理复杂家系结构。这些问题直接影响了遗传咨询和早期干预的准确性。让·佩兰癌症中心的研究团队在《BioSystems》发表的研究中,创新性地构建了三类遗传模型:无遗传影响的Model 0、单基因高外显率突变的Model 1,以及双基因弱突变协同效应的Model 2。研究通过距离最小化算法和神经网络两种方法,仅利用家系表型数据(出生年份、发病年龄)就实现了模型判别和参数估计,突
来源:BioSystems
时间:2025-05-06
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树突突触整合模式在类体内状态下的动态调控机制及其神经编码意义
神经科学领域长期面临的核心挑战是破解神经编码(neural code)的奥秘。尽管已知树突通过突触输入的时间总和(temporal summation)产生快速去极化,但在接近阈值的类体内(in vivo-like)状态下,电压依赖性离子电流如何调控这一过程仍属未知。这种调控直接关系到神经元选择整合模式(缓慢累积输入)还是重合检测模式(精确响应同步输入),进而影响神经网络的信息处理能力。为解答这一问题,研究人员通过生物物理建模技术构建了单树突分支的计算机模型,重点考察三种失活电流:A型钾电流(IA,延迟整流)、T型钙电流(IT,低阈值激活)和瞬态钠电流(INa,快速激活)。研究发现这些电流通过
来源:Biophysical Journal
时间:2025-05-06
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综述:生物系统中超氧阴离子的电化学检测:最新趋势与临床意义
1. 引言超氧阴离子(O2•ˉ)作为一种活性氧物种,在生物系统中具有重要作用。它由分子氧的单电子还原产生,在吞噬细胞防御机制和细胞呼吸过程中发挥关键作用。适量的 O2•ˉ参与细胞信号传导,但当其积累时,会引发氧化应激,导致蛋白质、细胞和组织受损,与多种疾病相关,如神经退行性疾病、动脉粥样硬化和心血管疾病等。传统检测 O2•ˉ的方法存在诸多局限性,如电子顺磁共振光谱(EPR)需使用自旋捕获剂,且在生理条件下灵敏度受限;荧光探针检测存在信号重叠问题;高效液相色谱(HPLC)虽能降低检测限,但成本高、操作复杂,难以用于活细胞或组织的动态监测。相比之下,电化学技术具有成本低、操作简便等优势,能够实现对
来源:Bioelectrochemistry
时间:2025-05-06
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基于图强化学习的无线移动边缘计算网络在线任务卸载与延迟最小化框架
在人工智能与物联网技术爆发的时代,移动边缘计算(MEC)作为延伸云计算能力到网络边缘的关键技术,正面临严峻挑战。当前智能摄像头、工业机器人等无线设备(WD)产生的计算密集型任务呈指数增长,而传统云计算因通信延迟难以满足实时性需求。尽管MEC通过将计算能力下沉到网络边缘基站(MBS/SBS)缓解了这一问题,但动态环境中多设备竞争资源、时变无线信道等复杂因素,使得实时任务卸载决策成为典型的NP难组合优化问题。现有启发式算法存在迭代效率低、无法适应拓扑变化等缺陷,而传统深度强化学习(DRL)方法又难以有效捕捉设备间(D2D)的拓扑关联性。针对这一技术瓶颈,国内研究人员在《Cognitive Syst
来源:Cognitive Systems Research
时间:2025-05-06
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工作记忆突触可塑性驱动的主动探索行为在好奇心学习中对目标导向行为的塑造机制研究
在人工智能和机器人技术快速发展的今天,如何让机器像人类婴儿一样通过自主探索来学习和掌握技能,一直是研究者们追求的目标。传统方法往往需要大量预设目标和监督信号,这与人类自然学习过程相去甚远。近年来,受发育心理学和神经科学启发的"好奇心驱动学习"成为突破这一瓶颈的新思路,但其中关键问题仍未解决:大脑如何通过突触可塑性调节探索策略?注意力机制如何引导目标学习?针对这些问题,研究人员开展了一项创新性研究。他们构建了一个融合多认知模块的生物启发架构,核心突破在于将变分自编码器(VAE)的潜在空间通过线性缩放投影到动态神经场(DNF)中,这种独特的映射方式首次实现了对工作记忆突触可塑性的量化调控。研究采用
来源:Cognitive Systems Research
时间:2025-05-06
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隐喻的刻意选择:棒球"击球练习"在迷幻辅助认知行为治疗(CBT)中的创新应用
论文解读在迷幻药物重返临床研究的浪潮中,迷幻辅助治疗(Psychedelic-Assisted Therapy, PAT)面临一个有趣的悖论:虽然"旅程""大脑重塑"等传统隐喻能帮助描述难以言表的迷幻体验,但这些被动性比喻可能削弱认知行为治疗(CBT)强调的主动学习过程。更棘手的是,现有文献鲜少探讨如何为不同治疗框架"量身定制"隐喻语言,这种缺失可能导致治疗预期偏差甚至影响疗效持久性。针对这一空白,美国奥尔巴尼大学Mitch Earleywine团队在《Cognitive and Behavioral Practice》提出"棒球击球练习"这一创新隐喻。研究者通过理论分析和临床场景推演,系统论
来源:Cognitive and Behavioral Practice
时间:2025-05-06
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基于规则与相似性的类别学习:探索共同与独特的神经基础,解开认知奥秘
在人类认知的奇妙世界里,分类是一项极为基础却又至关重要的能力。它就像一把神奇的钥匙,帮助我们将周围纷繁复杂的事物进行归纳整理,让我们能够举一反三,快速做出决策。想象一下,医生在诊断疾病时,既可以依据特定的诊断规则,将患者归入已知的疾病类别;也能凭借对患者症状与以往病例的相似性判断,给出诊断结果。这背后涉及到基于规则和基于相似性的两种分类策略。然而,科学界对于这两种策略背后的神经机制一直争论不休。有的研究认为存在多个学习系统分别支持这两种策略,而有的研究则主张它们依赖单一系统。以往的研究中,使用的刺激集各不相同,实验结果也莫衷一是,使得这一争议始终悬而未决。为了揭开这个谜团,来自澳门大学的研究人
来源:Cognition
时间:2025-05-06
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序列统计学习的特异性:统计学习从非结构化输入中积累预测信息但与词汇(陈述性)记忆可分离
语言习得过程中,婴儿如何从连续的语音流中识别词汇边界一直是认知科学的核心问题。传统理论认为统计学习(SL)通过计算音节间过渡概率(TP)自动切分词汇并形成记忆,但这一假设缺乏直接证据。随着研究发现SL可能仅支持预测加工而非记忆编码,以及实际语言输入中存在韵律分组的离散性特征,SL在词汇习得中的真实作用亟待厘清。为解答这一争议,国外研究团队在《Cognition》发表研究,通过计算建模结合行为实验系统评估SL的功能边界。研究首先构建Hebb神经网络模型,模拟单元与子单元的识别偏好;随后开展两项实验:实验1采用Saffran经典词汇切分范式,要求受试者回忆连续/预分割语音序列中的词汇;实验2操纵T
来源:Cognition
时间:2025-05-06
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髋置换术后康复新突破:髂腰肌平面阻滞(IPB)优于股神经阻滞(FNB)
在人口老龄化的大背景下,髋部疾病的发生率不断攀升,髋置换术成为了越来越常见的治疗手段。然而,术后的疼痛问题却让患者们苦不堪言。这种疼痛不仅会延迟患者的下床活动时间,还可能增加血栓栓塞等并发症的风险,严重影响了患者的康复进程和生活质量。为了寻找更有效的术后镇痛和康复方案,来自保定市第一中心医院等机构的研究人员展开了一项重要研究,相关成果发表在《Scientific Reports》上。研究人员开展了一项随机对照试验,旨在对比髂腰肌平面阻滞(IPB)和股神经阻滞(FNB)对髋置换术后患者康复质量的影响。该研究具有重要意义,若能明确 IPB 在髋置换术后康复中的优势,将为临床提供更优的镇痛选择,改善
来源:Scientific Reports
时间:2025-05-06
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聚焦脊髓损伤慢性期:并发症、膀胱管理新探及意义重大
在现代社会,意外和疾病随时可能给人们的健康带来沉重打击,脊髓损伤(Spinal Cord Injury,SCI)便是其中一种严重的状况。过去三十年,全球 SCI 患病率显著上升,在中国,其发病率和患病率同样呈增长态势。目前,针对 SCI 的治疗大多只能暂时缓解症状,难以完全避免长期的不良影响,这使得患者极易出现各种并发症,严重影响生活质量 。其中,膀胱和肠道功能障碍、尿路感染等问题尤为突出。而且,以往研究对中国 SCI 患者排尿方式与泌尿系统并发症的关联探讨不足。因此,深入研究这些问题,探寻更有效的治疗和管理方法迫在眉睫。为了解决这些难题,首都医科大学康复医学院等多家国内机构的研究人员携手开展
来源:Scientific Reports
时间:2025-05-06
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体外小胶质细胞模型大揭秘:比较研究开启脑疾病研究新征程
在神秘的大脑世界里,小胶质细胞就像一群忠诚的卫士,守护着中枢神经系统(CNS)的稳定。它们不仅能像 “清洁工” 一样吞噬病原体和细胞碎片,还在突触修剪、神经元支持等方面发挥着重要作用。然而,在许多脑部疾病,如阿尔茨海默病、帕金森病和脑肿瘤的发展过程中,这些卫士却 “掉了链子”,原本的保护功能被削弱,反而加速了疾病的恶化。为了深入了解小胶质细胞在疾病中的作用,找到治疗脑部疾病的有效方法,科研人员建立了多种体外小胶质细胞模型。但这些模型各有优缺点,且此前从未有人对它们进行过全面、深入的对比分析。不同模型之间到底有哪些差异?哪种模型能更准确地模拟人类小胶质细胞的真实情况?这些问题就像一团迷雾,笼罩着
来源:Scientific Reports
时间:2025-05-06
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5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)免疫组化检测作为非WNT/非SHH型髓母细胞瘤预后生物标志物的临床价值研究
在儿童中枢神经系统恶性肿瘤中,髓母细胞瘤(MB)占据首要地位,其中非WNT/非SHH亚型占比高达65%,却呈现显著的临床异质性——部分患儿生存率超过50%,另一些却面临治疗失败。这种"同病不同命"的现象凸显出现有诊断体系的不足:既缺乏精准的预后预测工具,也难以指导个体化治疗。更棘手的是,当前基于质谱技术的5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)检测虽显示预后价值,但其操作复杂、成本高昂,犹如"阳春白雪"难以普及临床应用。北京天坛医院神经外科团队在《Scientific Reports》发表的研究,犹如为这一困境投下一束曙光。研究人员创新性地将5hmC检测"降维"为常规免疫组化技术,通过对114例患儿肿瘤样
来源:Scientific Reports
时间:2025-05-06
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高光谱成像与机器学习:助力显微外科组织重建后皮瓣灌注不良的精准检测
在显微外科领域,皮瓣移植手术是修复复杂组织缺损的重要手段,随着技术进步,手术成功率虽已提升至 95%,但缺血相关并发症依旧是个棘手问题。术后早期,若皮瓣血液灌注不足,可能引发部分或全部坏死,而多数吻合口失败发生在术后 24 小时内。当前,术后护理主要依赖临床评估,如观察毛细血管再充盈情况,然而这种方法不够精准,无法及时察觉早期缺血问题。因此,寻找一种更有效的检测皮瓣灌注情况的方法迫在眉睫。德国莱比锡大学(Leipzig University)等机构的研究人员针对这一问题展开了深入研究。他们将高光谱成像(Hyperspectral imaging,HSI)技术与机器学习相结合,致力于开发一种能精
来源:Scientific Reports
时间:2025-05-06
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AQP4 抑制对肥胖动物脑葡萄糖代谢的影响:MRI 研究揭示关键机制
在生物的大脑中,葡萄糖是主要的能量来源,对维持大脑正常运转至关重要,它的运输和代谢与神经血管单元中的微血管、星形胶质细胞和神经元密切相关。然而,肥胖这一现代社会的高发疾病,却会打乱这种平衡,影响大脑的正常功能。比如,肥胖会改变脑血管壁结构、影响脑血流和葡萄糖代谢,还会增加血脑屏障的通透性,引发星形胶质细胞增生和小胶质细胞增生等问题。水通道蛋白 4(AQP4)作为大脑中含量最为丰富的水通道蛋白,在葡萄糖运输和代谢过程中发挥着重要作用,它能促进与葡萄糖代谢相关的水流入细胞。但目前,AQP4 在肥胖状态下对葡萄糖代谢的调节能力、具体影响以及其作用机制,科学家们还知之甚少。为了深入了解这些问题,来自西
来源:Scientific Reports
时间:2025-05-06
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鞘内注射利妥昔单抗治疗儿童 CD20 阳性中枢神经系统局限性淋巴增殖性疾病:新希望与突破
在医学领域,中枢神经系统淋巴瘤(CNSL)与移植后淋巴增殖性疾病(PTLD)一直是让医生们头疼不已的难题。原发性中枢神经系统淋巴瘤(PCNSL)作为一种侵袭性的结外非霍奇金淋巴瘤(NHL),虽说仅占原发性中枢神经系统肿瘤的 2%,但它的出现却给患者带来极大痛苦。而移植后淋巴增殖性疾病是高危异基因造血干细胞移植(allo-HSCT)受者的罕见并发症,要是这种疾病仅累及中枢神经系统,那就更为罕见了。目前,PCNSL 的病因和发病机制还不明确,治疗方案也没有统一标准。对于全身性 PTLD,现有多种治疗手段,但针对孤立性中枢神经系统受累的 PTLD,治疗却困难重重。许多化疗药物和利妥昔单抗很难穿过血脑
来源:Annals of Hematology
时间:2025-05-06
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频闪眼镜助力老年人姿势系统预判控制:开启平衡康复新篇
在日常生活中,我们不难发现,老年人似乎更小心翼翼地行走,生怕一个不小心就会摔倒。这是因为随着年龄的增长,他们的前庭和本体感觉系统出现明显退化,维持平衡更多地依赖视觉反馈。然而,视觉通路的复杂性使得视觉处理速度比非视觉通道慢,这让依赖视觉解决感觉模糊的老年人在注意力需求增加或面对复杂视觉环境、不平整路面时,跌倒风险大大提高。为了降低老年人受伤风险,减少他们在姿势控制中对视觉的依赖就显得尤为重要。在这样的背景下,国立成功大学等机构的研究人员开展了一项关于频闪视觉(Stroboscopic Vision,SV)对老年人姿势系统影响的研究。该研究成果发表在《Journal of NeuroEngine
来源:Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation
时间:2025-05-06
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综述:创伤性脑损伤作为神经退行性疾病的前兆:连接创伤性脑损伤与阿尔茨海默病的机制
创伤性脑损伤与神经退行性疾病的关联创伤性脑损伤(TBI)是全球公共卫生的重大问题,每年有 6900 万人患病,低收入和中等收入国家的病例数是高收入国家的三倍。TBI 不仅是各年龄段死亡的主要原因之一,还会引发蛋白质表达和定位的改变,进而增加神经退行性疾病(NDDs)的发病风险。目前,TBI 引发 NDDs 的潜在分子机制尚不明确,尽管 TBI 会导致广泛的表观遗传修饰,且 NDDs 也与表观遗传变化相关,但 TBI 后的表观遗传改变是否会增加晚年患痴呆或非痴呆的风险仍不清楚。流行病学研究表明,TBI 与痴呆风险增加有关,包括阿尔茨海默病(AD)和帕金森病(PD)。尸检分析发现,单次或反复轻度
来源:Brain Disorders
时间:2025-05-06
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综述:厚朴酚的潜在作用:其在治疗神经系统疾病中的疗效综合回顾
1. 引言神经系统退行性疾病是一类复杂的慢性疾病,像阿尔茨海默病(AD)、帕金森病(PD)等,主要影响老年人,会导致认知和运动功能障碍。这些疾病的病因复杂,涉及遗传、环境因素,大脑衰老、氧化应激、炎症反应以及细胞凋亡调控异常等在疾病发展中起着关键作用。目前针对这些疾病的常规治疗手段有限,且存在副作用,因此从天然产物中寻找治疗药物成为研究热点。厚朴酚(MG)是从中药厚朴中提取的木脂素类化合物,在传统中医药和日本医学中应用已久。它具有多种生物活性,如抗癌、抗炎、抗氧化等,尤其在神经系统疾病治疗方面展现出巨大潜力,可通过调节多种分子信号通路和离子通道发挥神经保护作用。本综述旨在全面评估 MG 在神经
来源:Brain Disorders
时间:2025-05-06
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RLANET:基于时序分布判别的脑电信号长短程伪迹协同去除网络
脑电信号(EEG)作为窥探大脑活动的窗口,在脑机接口、精神疾病诊断等领域大放异彩,却始终被伪迹噪声问题困扰。传统方法如独立成分分析(ICA)和小波变换虽有一定效果,但面对肌电(EMG)等长短程混合伪迹时,常因时空重叠导致信号失真。更棘手的是,长程EMG伪迹与EEG信号的时变重叠会掩盖关键特征,而现有深度学习模型又缺乏针对伪迹时序分布特性的专门设计。广东教育科学规划项目支持的研究团队另辟蹊径,提出RLANET创新架构。该网络包含三大核心模块:ResUNet1D分割网络通过位置编码判别伪迹分布;LWTCN短程去噪网络融合LSTM时序建模与TCN局部特征提取;ADDPM长程去噪网络采用辅助网络引导的
来源:Biomedical Signal Processing and Control
时间:2025-05-06
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AMFTCNet:突破 MI-EEG 信号解码瓶颈,开启脑机接口新篇
在科技飞速发展的当下,脑机接口(Brain-Computer Interface,BCI)技术宛如一颗璀璨的新星,吸引着无数科研人员的目光。基于脑电图(Electroencephalography,EEG)和运动想象(Motor Imagery,MI)的 BCI 技术,更是在神经康复、辅助通信、虚拟现实等诸多领域展现出巨大的潜力。想象一下,瘫痪患者借助这项技术,仅凭大脑的想象就能控制轮椅自由移动;在虚拟世界里,人们通过大脑信号与环境进行自然交互,那将是多么令人惊叹的场景。然而,MI-EEG 信号解码却面临着重重挑战。在信号采集过程中,面部肌肉运动、眨眼等生理信号以及环境电磁干扰,就像一群调皮的
来源:Biomedical Signal Processing and Control
时间:2025-05-06