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调制模型网络:一种基于物理知识的机器学习方法,用于高精度信号重建和增强型故障诊断
香港大学与湖南大学合作团队近期在机械故障诊断领域取得重要突破,其提出的Modulated Model Network(MMN)架构为工业设备状态监测提供了创新解决方案。该研究由Wu Hongkang、Cheng Junsheng和Kundu Pradeep领衔完成,成果发表于《Mechanical Systems and Signal Processing》期刊,为物理信息驱动机器学习(PIML)在工程振动信号处理中的应用开辟了新路径。研究背景显示,现代工业设备普遍面临振动信号质量不高的难题。传统信号处理方法常受限于环境噪声、传输路径干扰及复杂工况影响,导致故障特征提取困难。随着人工智能技术的
来源:Engineering Applications of Artificial Intelligence
时间:2025-12-17
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条件后向采样粒子滤波器的混合时间:O(log T) 最优界与无偏估计应用
在时间序列分析、工程学和机器学习等领域,从观测数据中推断隐藏状态(即平滑)是一项基础且关键的任务。隐马尔可夫模型(Hidden Markov Model, HMM)是处理此类问题的经典框架,其核心挑战在于计算平滑分布,即给定所有观测数据下,整个隐藏状态序列的条件分布。由于状态空间通常维度极高,直接计算变得不可行,因此研究者们广泛采用马尔可夫链蒙特卡洛(Markov Chain Monte Carlo, MCMC)方法进行近似采样。在众多MCMC方法中,条件粒子滤波器(Conditional Particle Filter, CPF)及其改进版——条件后向采样粒子滤波器(Conditional
来源:Journal of the Royal Statistical Society Series B: Statistical Methodology
时间:2025-12-17
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基于多态铜硫化物薄膜的忆阻器中实现数字与模拟电阻切换的同步控制
铜硫化物基忆阻器的数字与模拟电阻开关特性研究1. 材料背景与制备方法铜硫化物(Cu₂₋ₓS)因其独特的混合离子-电子导电特性,在神经形态计算领域展现出重要应用潜力。本研究采用化学浴沉积法(CBD)制备了Cu₂₋ₓS薄膜,该工艺具有成本低、可调控性强等特点。具体制备流程包括:将CuCl₂·2H₂O与硫脲在氨性溶液中反应,通过控制pH值(3.5-4.2)、温度(60℃)和沉积时间(1小时)实现均匀成膜。最终获得厚度约130纳米的薄膜,其铜硫原子比通过能谱分析(EDS)确定为1.3:1,证实了Cu₂₋ₓS的混合晶体结构。2. 材料结构表征X射线衍射(XRD)显示薄膜主要包含covellite CuS
来源:RSC Applied Interfaces
时间:2025-12-17
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基于大语言模型的空中交通网络延误预测研究进展与时空因果分析
随着经济全球化进程的加速,航空运输需求持续增长,国际航空运输协会预测全球航空旅客需求将同比增长10.4%,超过疫情前水平3.8%。然而,航班延误问题始终困扰着全球航空运输系统,2018年全球航班延误达到创纪录水平,影响超过1000万乘客,近五分之一的航班遭遇延误或取消,导致航空公司损失接近3000亿美元。航班延误不仅影响航空运输系统的安全性、经济性和效率,更会通过机场网络进行传播,引发后续航班的连锁延误。这种"雪球效应"可能导致多个机场甚至整个网络的运行紊乱。当初始延误和传播延误大规模相互作用时,就会引发网络级的大范围运行中断。传统的延误预测方法存在明显局限。经典方法缺乏对网络因果关系的考量,
来源:ARTIFICIAL INTELLIGENCE REVIEW
时间:2025-12-17
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Dandy Walker畸形伴枕部脑膨出——个人病例系列及最新文献综述
摘要引言丹迪-沃克畸形(Dandy Walker malformation, DWM)与枕部脑膨出(occipital encephalocele, OE)的共存极为罕见,文献中记录的病例数量非常有限。这种罕见性在产前到产后的整个过程中带来了独特的诊断和治疗挑战。研究目的描述这两种不同先天性疾病的关联,并对现有文献进行系统性回顾。研究方法通过对前瞻性维护的数据库进行回顾性分析,发现了2012年至2024年间收治的128例DWM患者中的5例(占比3.9%)。记录了多个相关参数并进行了适当的分析。根据PRISMA指南进行的系统性文献回顾共确定了79例病例以进行汇总比较。研究结果平均年龄为5.6±2
来源:Child's Nervous System
时间:2025-12-17
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综述:患有小脑性共济失调的儿童患者出现进行性脊柱侧弯:手术挑战与文献综述
摘要 背景 脊髓小脑性共济失调(SCA)和弗里德赖希共济失调(FA)常导致进行性脊柱侧弯,从而影响呼吸和姿势功能。尽管脊柱融合术是矫正畸形最可靠的方法,但围手术期的神经脆弱性和监测失败会增加决策的复杂性。本研究结合了系统综述和一例详细的儿科病例,以阐明当前关于手术管理、并发症和结果的循证证据。 方法 我们介绍了一名12岁的女孩,她因疑似青少年特发性脊柱侧弯接受了T4-L4区域的后路脊柱融合术。早期出现的近端交界处后凸(PJK)促使我们计划进行二次手术,但在术中体感诱发电位(SSEP)检测失败后终止了该手术。后续影像学检查显示小脑萎缩,符合SCA的诊断。最终手术将融合
来源:Child's Nervous System
时间:2025-12-17
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综述:产前与产后手术治疗脊髓脊膜膨出的效果:一项系统评价和荟萃分析
摘要目的本研究旨在通过系统评价和荟萃分析,比较胎儿期与产后手术治疗脊髓脊膜膨出的效果。方法根据PRISMA指南,从数据库建立之日起至2024年12月,对Medline、Embase、Web of Science和Cochrane Central进行了系统检索。分析的结局指标包括新生儿和母亲的并发症、脑室腹腔分流术(VPS)的适应症发生率以及儿童的长期运动功能。我们使用随机效应模型来评估临床和功能结局,并通过敏感性分析来处理异质性问题。结果共有11项研究纳入了751名接受胎儿期手术和1169名接受产后手术的脊髓脊膜膨出患者。胎儿期手术显著降低了VPS的需求(OR 0.08;CI 0.03–0.2
来源:Child's Nervous System
时间:2025-12-17
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综述:毛细血管畸形-动静脉畸形综合征(CM-AVM)的脑血管表现系统评价
背景毛细血管畸形-动静脉畸形综合征(CM-AVM)是一种罕见的常染色体显性遗传性血管疾病,其特征为多发性皮肤毛细血管畸形(CM)伴高速血流性血管病变,包括动静脉畸形(AVM)和动静脉瘘(AVF)。该综合征主要由RASA1和EPHB4基因突变引起,导致Ras-MAPK信号通路异常激活。尽管其皮肤表现较为典型,但颅内血管病变的潜在风险常被忽视,且易与遗传性出血性毛细血管扩张症(HHT)混淆,因此需通过基因检测进行精准鉴别。方法本研究严格遵循PRISMA(系统评价和荟萃分析优先报告项目)指南,对截至2025年6月发表在PubMed和Scopus数据库的相关文献进行系统检索。纳入标准为报道经基因确诊的
来源:Child's Nervous System
时间:2025-12-17
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综述:预测儿童耐药性癫痫患者对迷走神经刺激(VNS)反应的因素:一项系统评价和荟萃分析
摘要 目的 研究发现,迷走神经刺激(VNS)能够显著降低各种病因引起的全面性和局灶性癫痫的发作频率,但其对儿童群体的益处尚不完全清楚。因此,这项系统评价和荟萃分析旨在批判性地评估VNS在儿童中的疗效,并确定患者选择的潜在预后因素。 方法 根据PRISMA 2020指南(PROSPERO CRD42024610201),在PubMed、Embase和Medline数据库中进行了全面的文献检索,检索截至2025年6月25日的全文文章。通过随机效应荟萃分析来估计VNS对显著降低发作频率(%SSR)的总体效应,%SSR定义为VNS植入后至少3个月内发作减少超过50%的患者比
来源:Child's Nervous System
时间:2025-12-17
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通过保护神经血管束预防小阴唇严重并发症:解剖学与新外科技术
摘要背景对小阴唇神经血管束(NVB)的手术损伤可能导致严重的医源性、缺血性和神经性并发症,包括小阴唇后神经病变和阴部神经痛。方法本研究的目标是确定小阴唇内神经血管束(NVB)的解剖分布,并开发一种新的外科干预措施以保护小阴唇免受严重并发症的影响。此外,还需回答以下研究问题:“保留小阴唇神经血管束能否减少严重的手术并发症?”研究人员对10具成年女性新鲜尸体(第I组)和20名活体女性(第II组)的小阴唇进行了解剖研究,并对两组数据进行了图像记录。结果研究结果证实了小阴唇神经血管束在缺血性和神经性并发症中的作用。第I组的解剖结果显示,会阴神经血管束平均从中线起1.2厘米处进入小阴唇的后下方区域,随后
来源:Aesthetic Plastic Surgery
时间:2025-12-17
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与中风风险相关的Foxf2基因通过Tie2信号通路维持脑内皮细胞的功能
脑小血管疾病(SVD)和卒中是威胁人类健康的重大疾病,但相关机制尚未完全阐明。近年来,基因组学研究揭示了FOXF2基因与这两种疾病的高度相关性。本文通过构建内皮细胞特异性敲除Foxf2的小鼠模型,结合人类诱导多能干细胞(iPSC)分化内皮细胞(iECs)的实验体系,首次系统性地揭示了FOXF2通过调控Tie2信号通路维持脑内皮功能的关键作用,并证实了靶向Tie2通路的药物干预潜力。一、研究背景与科学问题脑小血管疾病(SVD)是卒中发生的重要病理基础,其核心病理特征包括血管内皮功能障碍、血脑屏障(BBB)完整性丧失和血管生成异常。尽管FOXF2基因被GWAS确认为SVD和卒中的主要风险基因,但其
来源:Nature Neuroscience
时间:2025-12-16
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一种完全由iPS细胞衍生的3D人血脑屏障模型,用于探索神经血管疾病机制及治疗干预方法
血脑屏障(BBB)是维持中枢神经系统稳态的关键结构,其功能障碍与多种神经血管疾病及脑部疾病密切相关。近年来,基于诱导多能干细胞(iPS)的三维BBB模型在疾病机制研究和药物开发中展现出重要潜力。一项发表于《自然·神经科学》的研究,系统性地构建了全人类iPS细胞来源的三维BBB模型,并首次揭示了FoxF2转录因子在血脑屏障内皮细胞中的关键作用,同时验证了脂质纳米颗粒(LNP)在靶向治疗中的可行性。### 一、三维BBB模型的构建与验证研究团队通过优化iPS细胞分化 protocols,成功实现了四种BBB关键细胞类型的同步诱导:内皮细胞(iECs)、 mural细胞(包括iPCs和iSMCs)、
来源:Nature Neuroscience
时间:2025-12-16
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系统的单细胞RNA测序(scRNA-seq)筛选方法用于分析神经类器官对形态发生因子的反应
该研究系统探讨了多种形态发生因子对人类神经器官发育的影响机制,通过单细胞转录组测序和形态学分析揭示了不同时空条件下形态因子的调控规律。研究团队采用96孔板培养和微流控芯片技术,构建了包含5种细胞系、2种培养基系统和12种形态因子处理条件的实验体系,分析了形态发生因子在时间和浓度梯度下的动态效应。一、研究背景与方法创新人类神经系统的发育高度依赖时空特定的形态发生因子梯度。尽管动物模型已取得部分成果,但人类神经器官(类器官)的发育规律仍存在空白。研究创新性地采用单细胞转录组测序技术(scRNA-seq),结合96孔板多条件培养和微流控梯度系统,实现了对神经上皮命运分化的全景式分析。实验共处理10,
来源:Nature Methods
时间:2025-12-16
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通过Dale的反向传播算法和基于拓扑结构的剪枝方法构建受生物学约束的循环神经网络(RNNs)
本文提出了一种结合生物约束条件的神经网络训练方法,通过数学建模和实证研究验证了其有效性。研究团队针对传统循环神经网络(RNN)在神经科学建模中的两大核心缺陷——违背Dale定律和连接结构过于密集,开发了一套创新解决方案,并在小鼠视觉行为数据上实现了理论验证。### 一、传统RNN的生物学局限性传统RNN架构在神经科学建模中存在显著偏差。首先,其权重矩阵未受Dale定律约束,导致兴奋性与抑制性神经元存在混合连接,违背了生物学中神经元输出电信号与突触连接方向的一致性原则。其次,RNN通常采用全连接结构,而真实大脑的神经元连接呈现高度稀疏性(平均连接率约0.1%-0.3%),这既提高了计算效率又增强
来源:SCIENCE ADVANCES
时间:2025-12-16
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整合的单细胞图谱揭示了整个大脑5-羟色胺(5-HT)神经元子系统的运作原理
斑马鱼5-羟色胺(5-HT)神经元子系统的研究为理解神经递质系统的模块化组织提供了重要视角。该研究通过整合单细胞项目群、转录组和多平面双光子钙成像技术,首次系统揭示了斑马鱼全脑5-HT神经元的功能亚群划分及其协作机制。研究发现存在七种功能各异的5-HT子系统,这些子系统通过空间分布、投射模式、基因表达和活动模式的差异实现协同调控。### 空间与形态学特征研究团队利用特异性荧光标记技术,在7天龄斑马鱼胚胎中构建了完整的5-HT神经元单细胞项目群数据库。通过三维重建发现,5-HT神经元主要分布于四个脑区:前顶叶(PT)、 superior raphe(SR)、 inferior raphe(IR)
来源:SCIENCE ADVANCES
时间:2025-12-16
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人畜共患的链球菌会摄取葡萄糖,以抑制严格反应(一种细胞防御机制),从而在引发脑膜炎的过程中促进自身生长
本文聚焦于猪链球菌(*Streptococcus equi* subsp. *zooepidemicus*)在脑脊液(CSF)中的增殖机制,通过多组学技术揭示了其依赖葡萄糖转运系统(PTSman)适应低血糖环境的分子策略,为新型抗菌治疗提供了理论依据。### 研究背景与核心问题猪链球菌亚种*zooepidemicus*近年来引发多国猪和水产养殖业的疫情,其感染猪致死率高达30%-50%,且可跨物种感染人类导致致命性脑膜炎。尽管已有研究证实该菌通过Szm蛋白等突破血脑屏障,但其在脑脊液中的快速增殖机制尚不明确。作者通过建立基因标记追踪体系,发现该菌在脑脊液中的增殖效率是全身其他组织(如肝脏、脾脏
来源:Nature Microbiology
时间:2025-12-16
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Xist非编码RNA直接调控X染色体失活逃逸基因的表观遗传逆转
在哺乳动物雌性个体中,两条X染色体如何实现基因表达剂量的平衡调控,一直是发育生物学领域的核心谜题。X染色体失活(XCI)作为重要的表观遗传调控机制,通过Xist非编码RNA介导其中一条X染色体的转录沉默。然而令人困惑的是,有3%-11%的X连锁基因能够逃脱这种沉默效应,在不同细胞类型和个体间呈现可变表达模式。这些"逃逸基因"对性别二态性特征形成和疾病易感性具有重要影响,但其调控机制尚不明确。传统观点认为Xist的功能仅限于早期胚胎发育的特定时间窗口,但近年研究发现Xist缺失会导致已沉默基因的再激活,暗示Xist可能在生命后期持续发挥调控作用。为验证这一假说,欧洲分子生物学实验室等机构的研究团
来源:Nature Cell Biology
时间:2025-12-16
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通过精确调控ARRDC1介导的微囊实现靶向细胞内递送
近年来,基因治疗领域在mRNA疫苗和CRISPR-Cas9技术突破后取得了显著进展。然而,如何精准地将治疗性分子递送至目标细胞始终是制约其临床应用的关键难题。2024年,哈佛大学医学院Quan Lu团队在《Nature Communications》发表论文,首次报道了基于ARRDC1介导的工程微囊泡(ARMMs)靶向递送系统,通过整合病毒蛋白工程与微囊泡自体递送特性,实现了对T细胞和神经元的高度特异性递送。### 一、递送系统创新突破传统递送系统存在明显局限:病毒载体虽能实现高效递送,但存在免疫原性强、基因组整合风险高等问题;脂质纳米颗粒(LNPs)虽已成功应用于mRNA疫苗,但靶向性不足且
来源:Journal of Extracellular Vesicles
时间:2025-12-16
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将人类大脑皮层微回路的老化变化与大脑功能受损及脑电图(EEG)生物标志物联系起来
人类大脑衰老的细胞与突触机制对脑功能及EEG信号的影响研究摘要部分指出,尽管已知大脑衰老涉及多种细胞和突触变化,但如何这些变化影响脑功能和EEG信号仍不明确。研究者构建了详细的人脑皮层微电路模型,整合了年龄相关的抑制性神经元减少、NMDA受体丢失和突触棘体萎缩等机制,通过模拟发现这些机制共同导致EEG功率谱特征改变,并证实机器学习模型能够准确解码这些衰老相关机制。该研究首次建立了衰老细胞/突触机制与EEG生物标志物之间的直接联系,为认知衰退的机制性诊断和治疗提供了理论依据。研究背景方面,作者系统梳理了衰老相关的神经生物学发现。多项人类研究证实(Chen et al., 2023; Pegasi
来源:Aging Cell
时间:2025-12-16
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处于危险中的植物:地中海国家植物易受伤害的原因——花特征及其他植物特性
本研究聚焦于地中海地区昆虫传粉植物的濒危性预测,通过整合3000余条稀有濒危植物记录,系统分析了 floral traits(花形、花色、花深等)及环境变量的关联性。研究发现,花形复杂度(如唇形和旗形花)、生殖单位结构(单花或圆柱形花序)与开花持续时间是影响植物濒危性的关键内在因素,而栖息地类型、海拔及分布范围则是重要的外在驱动因素。**一、研究背景与科学问题**全球约87.5%的被子植物依赖传粉者完成繁殖(Ollerton等,2011)。地中海地区作为生物多样性热点,其5500种特有植物的50%以上被列为濒危(Médail和Quézel,1997)。然而传统IUCN评估体系多依赖种群数量、地
来源:Biological Psychiatry: Cognitive Neuroscience and Neuroimaging
时间:2025-12-16