研究人员发现掌管深度睡眠的关键脑电波的起源

研究人员发现掌管深度睡眠的关键脑电波的起源了解海马体的活动可以改善睡眠和认知疗法。加利福尼亚大学欧文分校生物医学工程系的研究人员发现了对深度睡眠至关重要的两种基本脑电波--慢波和睡眠纺锤波的新来源。传统上,人们认为这些脑电波仅起源于连接丘脑和大脑皮层的回路,而发表在《科学报告》上的研究小组的发现表明,海马体记忆中心的轴突也在其中发挥了作用。几十年来,慢波和睡眠棘波一直被认为是深度睡眠的基本要素,是通过头皮上的脑电图记录测量到的。然而,加州大学欧文分校领导的研究小组在海马体中发现了这些脑电波的新来源,并能在单个轴突中测量它们。该研究证明,慢波和睡眠棘波可能源自海马角3区的轴突。这些电压振荡的发生与神经元的尖峰活动无关,这对有关这些脑电波产生的现有理论提出了挑战。"我们的研究揭示了深度睡眠大脑活动中一个以前未被认识到的方面,"第一作者、前加州大学欧文分校生物医学工程专业本科生、现约翰霍普金斯大学研究生王梦柯(王梦柯在加州大学欧文分校学习期间进行了这项研究)说。"我们发现,通常与记忆形成有关的海马体在产生慢波和睡眠棘波方面起着至关重要的作用,这为我们了解这些脑电波如何在睡眠期间支持记忆处理提供了新的视角。"研究小组利用创新技术--包括体外重建海马亚区和用于单轴突通信的微流体隧道--观察了离体海马神经元的自发纺锤波。这些发现表明,纺锤形振荡源于轴突内活跃的离子通道,而非之前认为的通过体积传导。生物医学工程兼职教授格雷戈里-布鲁尔(GregoryBrewer)说:"在单个海马轴突中发现纺锤振荡为了解睡眠期间记忆巩固的内在机制开辟了新途径。这些发现对睡眠研究具有重大意义,有可能为治疗睡眠相关疾病的新方法铺平道路"。布鲁尔的其他研究机构包括记忆损伤和神经系统疾病研究所以及学习和记忆神经生物学中心。通过揭示海马在产生慢波和睡眠漩涡中的作用,这项研究拓展了我们对大脑在深度睡眠期间的活动及其对记忆处理的影响的认识。这些发现为今后探索针对海马活动的治疗潜力、改善睡眠质量和认知功能的研究奠定了良好的基础。编译来源:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427262.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1427262.htm

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深度睡眠的脑电波组合可预测血糖控制情况

深度睡眠的脑电波组合可预测血糖控制情况通过一项新的研究,加州大学伯克利分校的研究人员在理解为什么睡眠对血糖控制如此重要方面又前进了一步,这与深度睡眠期间产生的脑电波模式有关。睡眠阶段分为两大类:快速眼动(REM)和非快速眼动(NREM)睡眠。非快速眼动睡眠有三个阶段,你会经历这些阶段,其特点是睡眠越来越深。第三阶段非快速眼动睡眠是最深的阶段,约占成年人总睡眠时间的25%,是你醒来后感到休息的需要。在第三阶段非快速眼动睡眠期间,大脑主要产生大的δ波和所谓的慢速振荡,这可能有助于同步δ波和被称为睡眠主轴的连贯神经活动的爆发。先前的研究表明,慢速振荡和睡眠主轴的耦合会影响学习和记忆,但研究人员关注的是耦合对血糖的影响。该研究的通讯作者马修-沃克说:"这些同步的脑电波就像一个手指,拨动了第一张多米诺骨牌,开始了相关的连锁反应,从大脑到心脏,再到外面,改变身体对血糖的调节。特别是,两种脑电波的结合,称为睡眠主轴和慢波,预示着身体对称为胰岛素的荷尔蒙的敏感性增加,从而有利地降低血糖水平。"在首先检查了647人的睡眠数据和他们第二天早上的血糖和胰岛素测量结果后,研究人员发现,脑波耦合预测了第二天的血糖控制,与年龄、性别、睡眠质量和时间等因素无关。该研究的主要作者RaphaelVallat说:"深度睡眠脑波的这种特殊耦合比个人的睡眠时间或睡眠效率更能预测血糖。这表明在深度睡眠期间,这些大脑振荡的电生理质量和协调的芭蕾舞有其独特之处。"深入研究后,研究人员发现了一系列的生理步骤,这可能解释了这些深度睡眠的脑电波如何带来更好的血糖控制。他们发现,慢波和主轴更强、更频繁的耦合导致了副交感神经系统(PNS)的激活,该神经网络在压力或危险期过后使身体放松,这一点通过可变的心率得到了证明。他们还发现,副交感神经系统的激活增加了身体对葡萄糖调节激素胰岛素的敏感性,导致细胞从血液中吸收葡萄糖并防止血糖飙升。两种脑电波--慢速振荡和睡眠主轴--的结合产生了一种生理效应,预示着身体对胰岛素的敏感性增加,从而降低了血糖水平。Vallat说:"在夜间睡眠的电气静态中,有一系列相连的关联,这样,深睡眠的脑电波预示着你的神经系统在第二天会重新校准和平静下来,这种对你的神经系统相当奇妙的相关舒缓作用,然后与你的身体对胰岛素的敏感性的重新启动有关,导致第二天更有效地控制血糖。"掌握了这些信息后,研究人员在1900人的大样本上复制了他们的研究。在第二组人群中,NREM睡眠期间的缓慢振荡-纺锤体耦合再次预测了空腹血糖的改善。"我们在不同的队列中复制了这些发现,我认为我们实际上开始对这些结果感到更有信心,"Vallat说。"但我要等其他人复制它之后才会真正开始相信;这就是我的英国式怀疑主义。"有趣的是,虽然该研究预测了深睡眠波对胰岛素敏感性的影响,但研究人员发现它并没有影响胰岛β细胞,即分泌胰岛素的细胞。研究人员指出,他们的发现并不与糖尿病和睡眠之间的关联相矛盾,也不对其作为疾病的风险因素提出挑战。他们说,相反,测量深睡眠波的耦合可以被看作是提供对糖尿病洞察力的一种额外方式。研究报告的共同作者VyomaShah说:"除了揭示一种新的机制外,我们的结果还表明,这些深度睡眠脑电波可以作为某人第二天血糖水平的敏感标志,比传统的睡眠指标更有意义。为了增加这项新发现的治疗意义,研究结果还提出了一种新型的、非侵入性的工具--深度睡眠脑电波--用于绘制和预测某人的血糖控制。"如果不出意外的话,该研究再次强调了在管理糖尿病方面获得良好睡眠的重要性。该研究发表在《细胞报告医学》杂志上。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1370001.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1370001.htm

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研究发现记忆事件比事件本身更能驱动脑电波

研究发现记忆事件比事件本身更能驱动脑电波这些脑电波或称神经振荡,根据其振幅和频率的不同可分为五类:γ波、β波、α波、θ波和δ波。我们在解决问题或学习时会出现γ波,在警觉或兴奋时会出现β波,在身心放松时会出现α波,在创造力和冥想时会出现θ波,在深度无梦睡眠时会出现δ波。以前的研究表明,海马体(大脑颞叶深处的一个复杂结构)中的θ振荡与记忆形成和空间导航有关。亚利桑那大学研究人员领导的一项新研究探讨了产生这些θ振荡的驱动因素。人们认为,与记忆形成相比,人的外部环境在驱动θ振荡方面起着更加重要的作用。也就是说,在参与某一事件时产生的振荡要大于在对该事件形成记忆时产生的振荡。然而,目前的研究表明情况并非如此。这项研究的主要作者萨拉-西格说:"令人惊讶的是,我们发现,与直接经历事件相比,人类在回忆事情时的θ振荡更为普遍。"研究人员招募了13名使用颅内电极监测癫痫发作的患者,并记录了他们的海马θ振荡。患者在笔记本电脑上进行了一项空间导航任务,使用操纵杆在虚拟现实(VR)城市中导航,以到达一家特定的商店。到达目的地后,实验暂停,要求患者想象他们开始导航的位置,并在头脑中导航他们刚刚走过的路线。在操纵杆驱动的导航过程中,θ振荡的频率较低,持续时间也较短,而患者仅在想象路线时才出现振荡。根据研究结果,研究人员得出结论认为,记忆是人类θ活动的主要驱动力。他们说,他们的研究结果可用于帮助因中风、癫痫发作或帕金森病等疾病造成脑损伤或认知障碍的人改善记忆。研究人员说,通过让人们积极创造记忆来进行认知训练和康复,将推动θ振荡,这有可能随着时间的推移改善记忆。这项研究的通讯作者阿尔内-埃克斯特罗姆(ArneEkstrom)说:"基本上,你可以让有记忆障碍的病人尝试教他们如何更好地记忆。"研究人员正计划对自由行走的病人而不是躺在床上的病人进行进一步研究,以了解实际导航与记忆相比对θ振荡的影响。该研究发表在《神经元》(Neuron)杂志上。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1374557.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1374557.htm

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瑞典研究发现 高脂高糖饮食会降低睡眠质量

瑞典研究发现高脂高糖饮食会降低睡眠质量瑞典研究团队的一项新研究发现,高脂高糖饮食会改变深度睡眠时的脑电波,可能导致睡眠质量下降。新华社星期天(6月4日)报道,瑞典乌普萨拉大学(Uppsalauniversitet)的科研人员近日在美国《肥胖》杂志上发表的研究论文称,高脂高糖饮食会导致深度睡眠阶段的德尔塔波比例下降、强度降低,从而导致睡眠质量下降。深度睡眠对于修复机体、整合记忆非常重要。人类在清醒时的脑电波以频率较高的贝塔波为主,进入睡眠状态后,低频的德尔塔波逐渐增加,所占比例在深度睡眠阶段达到最高,相关参数与睡眠的恢复作用密切相关。乌普萨拉大学的研究团队招募了一批身体健康的年轻男性参与测试,志愿者随机分为两组,分别实行高脂高糖饮食和低脂低糖饮食方案,一星期后戴着脑电波检测设备在实验室内睡眠一整晚。两种饮食的热量相同,但营养结构不同。间隔约两个月后,两组志愿者交换饮食方案,重复一轮测试。数据显示,一星期的高脂高糖饮食对睡眠时长、阶段等没有明显影响,但会改变深度睡眠阶段的脑电波特征。在14名有完整脑电波记录的志愿者中,11人发生了变化。研究人员指出,脂肪和糖可能激活了一些与清醒程度相关的分子通道,具体机制还有待研究。该现象是否适用于其他年龄和性别的人群、长期不健康饮食的影响与短期效果有何不同,也需要进一步验证。

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#安全[用脑电波登录设备]密码、指纹、视网膜扫描...有很多验证方法可用于登录设备。但如果设备没有触摸屏或键盘,身份验证方法显然也需要改变。工程师找到了一种新方法:大脑。当我们执行思维任务时,大脑会产生独一无二的神经元电信号,而不同的人执行相同的任务并不会产生相同的脑电波模式。脑电波模式因此能作为密码使用。工程师已在这方面研究了十年,一些人已经开发出具有100%正确率的设备。但这些方法需要的EEG脑电波阅读设备不适合日常使用。现在,加州伯克利的JohnChuang和同事克服了这个问题,他们成功的将脑电波阅读器整合在常用的耳机上。他们的设备是基于消费级的EEG耳机NeuroSkyMindwave,售价约100美元。测试显示,正确率能达到72%到80%。http://spectrum.ieee.org/the-human-os/biomedical/devices/logging-into-your-devices-with-your-mind

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研究发现年长者仅失去1%的深度睡眠就会使痴呆症风险增加27%以前的研究表明,大脑在深度睡眠期间会清除与痴呆症有关的有毒蛋白质,但深度睡眠在痴呆症的发展过程中的作用仍不明确。现在,莫纳什大学研究人员的一项新研究结果表明,深度睡眠减少与60岁以上人群患痴呆症的风险有关。这项研究的合著者之一马修-帕斯(MatthewPase)说:"慢波睡眠或深度睡眠在许多方面支持着大脑的衰老,我们知道睡眠能增强大脑中代谢废物的清除,包括促进清除阿尔茨海默病中聚集的蛋白质。然而,迄今为止,我们还不清楚慢波睡眠在痴呆症发病过程中的作用。我们的研究结果表明,慢波睡眠不足可能是一种可改变的痴呆症风险因素。"研究人员招募了346名参与者,他们分别在1995年至1998年和1998年至2001年期间进行了两次夜间睡眠研究。参与者的平均年龄为69岁,约一半(52%)为女性。帕斯说:"我们利用这些(睡眠研究)来研究慢波睡眠是如何随着年龄的增长而变化的,以及慢波睡眠百分比的变化是否与17年后的晚年痴呆症风险有关。"研究人员发现,平均而言,两次睡眠研究之间的睡眠量有所下降,这表明衰老与深度睡眠的丧失有关。副教授马修-帕斯在17年的跟踪调查中,共有52例痴呆症病例。在对年龄、性别、遗传因素、吸烟状况、服用安眠药、抗焦虑药和抗抑郁药等因素进行调整后,深睡眠时间每年每减少一个百分点,痴呆风险就会增加27%。研究人员还发现,如果存在阿尔茨海默氏症的遗传风险--APOEe4等位基因,随着年龄的增长,深度睡眠的减少速度会加快,但脑容量的变化却不会加快。"我们还研究了阿尔茨海默病遗传风险或提示早期神经变性的脑容量是否与慢波睡眠减少有关,"Pase说。"结果,阿尔茨海默病的遗传风险因素与慢波睡眠的加速下降有关,但与脑容量无关。"这项研究发表在《美国医学会杂志-神经病学》(JAMANeurology)上。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1393397.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1393397.htm

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日本一公司研发出用人工智能读取脑电波的“读心术”日本东京一家名为“ARAYA”的公司开发出一种这样的系统:测试者头部连接着电子设备,面朝电脑屏幕,电脑里的文字有多种颜色。测试者只是在心中反复默念“绿色、绿色”,于是绿色文案被以邮件形式发送出去。该公司研究开发部负责人笹井俊太朗表示,下达指示的是那名测试者的脑电波。据介绍,尽管精准度方面尚存在难点,但通过人工智能分析脑电波数据,可以判断出男子选择的是哪个颜色,希望将来能开发出“不出声就可以对话的心灵感应技术”。脑电波是大脑活动时发出的波状电信号。此前,受头骨覆盖等因素限制,人们能够捕捉到的脑电波信息有限。近年来,通过有效利用能读取大量数据的人工智能,在短时间内分析检测到的脑电波数据成为可能。脑电波研究专家、日本东北大学系统神经科学教授虫明元解释说,信息处理和分析技术的进步使得找到隐藏在脑电波中的各种信息成为可能。研究人员期待,脑电波信息能为脑梗和肌萎缩侧索硬化症(俗称“渐冻症”)等患者提供帮助。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1391589.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1391589.htm

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