摘要：人类与动物的交互合作自古以来就有着悠久的历史,伴随着智能芯片、可穿戴设备和机器算法的快速发展,智慧动物与电子科技的交互成为了现实。如今,人类可以借助电子系统与动物进行沟通、感知和控制。这类电子设备的目标在于实现以动物为中心的工作模式,从而提升人类对动物的理解,最终促进动物智能和创造力的发展。本文将中型、大型动物作为研究对象,以发展其能力增强为目标,提出了“智慧动物增强系统”的构想。该构想用以描述这类装置的特性,并对现有的动物与计算机接口解决方案进行了全面综述。总的来说,智慧动物增强系统主要分为植入式和非植入式两类,均由接口平台、感知与解读、控制与指示三部分构成,并通过不同层次的增强系统和架构模式,从而实现人与动物的智慧交互。尽管已有的智慧动物增强系统仍然缺乏完整独立的交互系统架构,但在未来的发展中,智慧动物增强系统具备良好的前景和发展空间,不仅可以用于替代尖端设备和运输设备,还有望通过智慧共联实现跨物种的信息交互。同时,智慧动物增强系统可以促进人与动物的双向交互,对动物伦理和生态保护的发展也将产生重要的推动作用。更为重要的是,基于动物主体的交互模型开发能够为设计人机交互系统提供可借鉴的研究经验,从而有助于更高效地推进人机结合宏伟目标的早日实现。

摘要：快速失活电压门控型钾通道对于神经元兴奋性发挥重要的调节作用,从而影响神经元的功能,如疼痛的信号传导等。拥有四个钙结合位点"EF-hand"的胞浆蛋白KChIPs(Kv channel-interac-ting proteins)属于神经钙感受器(NCS)家族,与Kv4(Shal)的α亚基共组装成为天然复合体,在神经元和心肌分别编码瞬间低阈值A型K+电流ISA(transient subthreshold A-type K+ current)和瞬间外向K+电流ITO(transient outward K+current)。辅助亚基KChIPs与Kv4N端的特异性结合有助于电压门控钾通道四聚体的形成和稳定,从而增加通道向细胞膜表面的转运,并调节通道的失活动力学和恢复速率等。本文基于近期解析出的Kv4N末端与KChIP1的复合晶体结构,着重阐述Kv4钾通道与其辅助亚基KChIPs的相互作用机制。在Kv4N端/KChIP1复合结晶体中,每一个KChIP1分子分别与两个邻近的Kv4N末端相结合,即单个KChIP1同时与周围的两个Kv4相互作用,而形成分子数比为4:4的"钳制"结构。Kv4和KChIPs相互作用的结构机制为基于结构的化合物设计以及治疗膜兴奋性相关疾病提供了基础。

摘要：Alzheimer病(AD)是严重危及中老年人身心健康的中枢神经系统退变性疾病,目前对其发病机制的认识以淀粉样蛋白学说占主导地位。该学说认为淀粉样蛋白(βamyloid,Aβ)沉积是AD发病的中心环节;减少Aβ沉积或清除已形成的淀粉样蛋白斑块的措施可以预防和治疗AD。淀粉样蛋白形成主要受遗传因素和环境因素影响。淀粉样蛋白基因突变引起Aβ生成增加,早老蛋白基因突变除了使Aβ生成增加外,还影响细胞内信号传导,使细胞易于凋亡。ApoE_(ε_4)是AD发病的遗传学危险因素。认识到淀粉样蛋白沉积在AD发病中的关键作用后,人们设计了一系列策略预防淀粉样蛋白沉积,并清除已形成的斑块以防治AD。综述了淀粉样蛋白沉积的影响因素和干预Aβ沉积措施的研究进展。

摘要：虽然正电子发射断层成像 (positronemissiontomography ,PET)实验研究证明 ,杏仁核、眶额皮质与人脑在饥饿状态下对食物视觉刺激反应相关 ,但它对人体有微创、时间分辨率低、成本高的缺陷限制了人们在这方面的进一步研究。功能磁共振成像克服了这些缺陷 ,并且它的数据可以单例处理。但它的实验设计比PET的复杂 ,目前也没有较多任务模式设计经验可以借鉴。因此 ,要进行这方面的预实验。 5名健康志愿受试者随机分 3组 ,选择组块、事件相关和快速事件相关任务模式中的一种 ,禁食 12h后扫描。成像过程中 ,受试者接受随机播放的食物图片、非食物图片和空白模糊图片的视觉刺激。再采用SPM2软件处理功能像数据。对感兴趣的食品图片与中性物品图片的对比、食品图片与空白对照组图片对比的相关功能区域进行了t检验后发现 ,事件相关任务模式所得到的相关功能区 ,比其他两类任务模式的相应区域较多地包含了杏仁核、眶额皮质区 ,与既往PET的实验结果相符程度最大。可见事件相关任务模式是一种相对稳定的功能成像模式。

摘要：有一些人在遇到意外脑创伤后，会突然拥有超出常人的艺术或才智方面的天赋，研究人员希望，能够找到一种方法，在无需患病或遭受脑损伤的情况下，就能释放出蕴藏在每个人大脑中的巨大潜能。

摘要：目的 :观察消除了某些心理因素影响后的痛觉诱发电位 ,以便进一步研究人类疼痛的中枢机制。方法 :采用新异刺激 (oddball)实验设计来产生痛觉诱发电位。 14名被试右手中指给予两种不同强度的电刺激 (中等程度的非痛刺激和疼痛刺激 ) ,在两次实验中 ,分别将两种刺激之一作为新异靶刺激 ,而将另一种作为标准刺激 ,记录诱发电位 ,并比较作为新异靶刺激的疼痛刺激 (2 5Pa)与作为标准刺激的疼痛刺激 (75Pa)诱发电位的差异。结果 :在数据合格的 11名被试中 ,Cz电极位置2 5Pa的诱发电位成份与 75Pa的诱发电位成份一致 ,均包括N1、P1、N2三个主要成份 ,其中 2 5Pa诱发电位N1和P1成份的波幅显著高于 75Pa相应成份 ,而N2成份的波幅在两种疼痛刺激中并无显著差异 ,两种刺激之间各成份的潜伏期也无统计学差异。偶极子起源分析表明 ,N1、P1、N2这三个成份可能分别来源于前扣带回、旁中央小叶及扣带回后部。结论 :新异刺激设计所得的痛觉诱发电位 (75Pa)排除了由疼痛评分及注意等因素所引发的非痛觉特异性认知相关成份 。

摘要：大脑皮层广泛区域的神经成像对于理解神经环路以及调节脑功能至关重要。目前,仍缺乏具有临床应用潜力的高强度、可穿透的光学颅窗工具。北京大学许胜勇教授团队,利用钛(Ti)的高强度特性,以及聚二甲基硅氧烷(PDMS)的高清晰度和可穿透特性,设计一种新型的钛网透明颅窗(Ti-PDMS颅窗)。该人工颅窗生物兼容性好,可长期进行活体动物脑部注射及双光子成像。主要结果:(1)依托于计算机辅助设计、3D打印技术制备的Ti网框架,可定制为任意形状和尺寸,以匹配不同动物的颅骨形态(如小鼠、大鼠和兔子等)。Ti网框架具有高强度特性,其机械强度与人类头骨相似。(2)PDMS薄膜具有高清晰度的特性。在可见光区域,PDMS薄膜的透光率和折射率均优于#1盖玻片。双光子成像结果显示,透过PDMS和盖玻片观察小鼠脑切片,小胶质细胞和神经元的荧光强度无明显差异。(3)PDMS类似于橡胶,弹性好,具有可穿透性和“自密封”特性。透过PDMS薄膜进行注射,可防止液体外漏。

摘要：教育游戏是指专门针对特定的教育教学目标而设计开发的游戏。关于教育游戏的设计,不仅要重视游戏形式和过程的趣味性,更要强调游戏内容和方式的科学性,当二者实现了有机融合,才能真正达成寓教于乐的最终目标。教育神经科学是学习科学的最新发展阶段,先进的脑成像技术和设备让基于脑的学习研究变为了现实,经过多年的发展,已经积累了大量的研究成果。该文以数学游戏设计为例,先对数学学习相关的教育神经科学研究进行梳理,再对经典数学游戏《The Number Race》如何将脑科学成果转化为游戏设计方案进行深入分析,最后在此基础上提出了四条教育游戏的发展建议,希望未来的教育游戏能在教育性和游戏性的设计上有更进一步的发展。

摘要：运动神经元病（motor neuron disease，MND）是一种致命的神经系统变性疾病，主要选择性累及锥体束、脑干运动核团和脊髓前角细胞，临床表现为四肢肌肉进行性无力、萎缩、痉挛及吞咽困难、构音障碍、呼吸困难等。该病病因尚不明确，目前亦无可治愈的方法[1]。尽管大多数国内外研究显示该病中位生存期为3-5年，但不同患者预后差异很大，约10%-20%的患者生存期＞5年，5%-10%的患者生存期＞10年[2]，提示尚存在众多影响MND患者预后的因素。目前国外对此已有报道，国内除一些小规模的预后分析外[3-8]，新近报道了一项1600余例的单中心预后因素分析[9]，但至今尚缺乏多中心、大样本的报道。确定影响MND患者预后的因素及其影响程度不仅能够帮助临床医师评估个体患者预后、确定各项治疗的干预时机和效果，更重要的是能够为临床试验设计、结果解释提供可靠的基础，因此，本文依据国内外文献对MND预后因素进行综述。

摘要：近年来脑机接口系统越来越多的被运用于解决神经系统疾病的临床诊疗中。但如何设计和研发出具有高敏感性、准确性和特异性的脑机接口方案,仍值得深入探讨。本文以阿尔茨海默病认知功能障碍的早期诊断为例,综述本领域脑机接口转化应用设计思路与流程。系统设计应从阿尔茨海默病的临床特征出发,基于其发病机制与关键脑区的功能特性,设计合理实验范式,完善载体产品研发,最终对该系统评估认知功能结果进行临床验证。该设计方案可为脑机接口临床运用的设计过程提供参考,有助于实现认知脑科学与脑机接口领域的深入融合。