新“脑图”精确定位动物大脑意识

新“脑图”精确定位动物大脑意识据物理学家组织网4日报道，近日，加拿大科学家首次实现了国际间双向全息传输——将一个人以全息图像的形式从美国阿拉巴马州传输到加拿大安大略省，团队其他人的全息图被传输到阿拉巴马州亨茨维尔市。这一成果有望在医疗、太空探索等领域大显身手。科技日报讯 （记者张梦然）科学可能离理解意识在大脑中的位置更近了一步。日本东京大学研究人员发现，某些类型的神经连接对于识别意识非常重要。他们发表在《大脑皮层》上的最新研究成果，朝着确定大脑中支持意识体验最低限度的子网络迈出了一步。为了确定意识所在的大脑区域，研究人员在大脑神经网络中寻找意识的一个特定标志：双向通路。当看到某物或体验某种感觉时，大脑会接收信息，这被称为前馈信号，但接收到这样的前馈信号对于意识来说是不够的，大脑还需要以所谓的反馈形式将信息发回。并非大脑的每个部分都能接收前馈和反馈信息。研究人员假设这些双向连接是负责意识的大脑部分的基本标志。他们使用小鼠“连接组”和计算技术进行测试。连接组是大脑中连接的详细图谱。首先，他们开发了一种有效的算法来提取具有强双向连接的大脑部分（称为复合体），然后将该算法应用于小鼠连接组。研究人员发现，提取的双向性最强的复合体并非均匀分布在所有主要区域，而是集中在皮层区域和丘脑区域。而其他主要区域的双向性较低，特别是小脑区域的双向性要低得多。这些发现与科学家长期所认为的意识在大脑中的位置一致。位于表面的大脑皮层包含感觉区域、运动区域和关联区域，这些区域被认为对意识体验至关重要。位于大脑中部的丘脑同样被认为与意识有关，特别是丘脑和皮层区域之间的相互作用，称为丘脑—皮层环，被认为对意识很重要。这些结果支持这样一种观点，即大脑网络中的双向性是识别意识位置的关键。研究人员强调，他们仍在努力确定意识的位置。这项研究只关注神经元或大脑区域之间的“静态”解剖连接。然而，意识是“动态的”，会根据神经活动随时变化。虽然解剖学能告诉人们意识活动如何传播以及大脑区域如何相互作用，但仍需直接研究动态的神经活动，才能确定特定时刻意识发生的位置。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1301779.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1301779.htm

新研究 “定位” 导致口吃的大脑网络

新研究“定位”导致口吃的大脑网络口吃是一种言语节律障碍。一个国际研究团队近日在英国《脑》杂志上报告说，他们发现了导致口吃的大脑网络。口吃曾经被认为是一种心理障碍。然而，随着进一步的研究，口吃现在被认为是一种与调节言语产生有关的大脑障碍。某些口吃可能由神经系统疾病（例如帕金森病或中风）导致。但目前人们对口吃的神经生物学机制尚未完全了解，它源于大脑的哪个位置也仍然不确定。随后，研究团队又使用磁共振成像扫描了20名发育性口吃（区别于获得性口吃）患者的大脑。结果显示，在这些个体中，口吃与大脑网络节点的结构变化相关，这些结构变化之前被认为与中风有关，而且大脑网络节点的结构变化越大，口吃越严重。这一发现表明，不管是因为发育问题还是神经问题，口吃与中风是由一个共同的大脑网络引起的。（新华社）

研究人员演示基于远程电磁精确定位的触屏设备“隐形手指”攻击方法

研究人员演示基于远程电磁精确定位的触屏设备“隐形手指”攻击方法在上周于拉斯维加斯举办的BlackHatUSA2022大会上，来自佛罗里达与新罕布什尔大学的研究人员，演示了如何通过“隐形手指”来远程操控目标设备的触控屏。尽管人们早就知晓电磁场（EMF）可对电子设备产生一些奇怪的影响，但最新实验还揭示了一套更加复杂的技术——通过机械臂和多个天线阵列，远程模拟手指对多个电容式触控屏设备的操作。该方法涉及使用一副隐藏的天线阵列来精确定位目标设备的位置，并使用另一个来生成具有精确频率的电磁场。以将电压信号馈送至触屏传感器。后者可处理这些信号，并解释为特定类型的触摸操作。在实验室环境中，研究团队已在包括iPad、OnePlus、GooglePixel、Nexus和Surface等品牌在内的多种设备上，成功模拟了任意方向的点击、长按和滑动操作。理论上，黑客也可利用这项‘隐形手指’技术技术，来远程执行任何预期的触屏操作。佛罗里达大学博士生兼会议首席演讲人HaoqiShan表示：它能够像你的手指一样工作，我们甚至可在iPad和Surface上模拟全方位的滑动操作，并且完全可用它来触发基于手势的解锁动作。InvisibleFingerEnd-to-EndAttackDemonstration-InsideOut（via）测试期间，他们使用该技术在Android手机上安装了恶意软件、以及往指定PayPal账户汇款。但是这项方案也并非万能，比如任何需要响应Android“是/否”对话框的操作，就因按钮靠得太近而难以精确模拟。最后，在这项技术的成本变得足够低廉之前，大家还是无需担心遇到类似的攻击。毕竟光是用于精确定位的电磁天线+机械臂，动辄就要耗费数千美元的资金。此外攻击者必须深入了解触摸屏的工作原理，以及摸清触发相关手势所需的精确电压。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1305427.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1305427.htm

港大团队改良技术　提升立体定位神经外科手术精确度

港大团队改良技术提升立体定位神经外科手术精确度香港大学机械工程系的团队，于磁力共振成像(MRI)引导的立体定位神经外科手术领域中，取得重要突破，提升手术精确度。团队改良了2018年的技术，以MRI引导立体定位神经外科手术的机械人定位器，协助导管/针头的更精准介入操作。有关技术可协助于深脑位置，进行活检、注射、消融和导管放置等操作，亦适用于治疗柏金逊症等。香港大学机械工程系副教授郭嘉威说，过往缺乏实时影像下开刀，部分深层组织可能会移位，有关技术就像线上地图，令医生掌握实时资讯，准确定位，手术准确度则会大大提高。中大医学院外科学系脑外科组名誉临床副教授陈达明说，现时部分手术需要病人于清醒情况下进行，不少柏金逊病人会感到害怕，而该技术应用后这类手术可透过全身麻醉的形式下进行，减少手术过程中的不适。陈达明又指，深脑电刺激除柏金逊外还可应用于其他病情，如张力障碍症、顽固性脑痫病等运动障碍症。研究结果于国际科学期刊上发表，系统经过测试，实现了误差少于3毫米的高精确度，有很大潜力应用于临床手术上，发明亦已申请专利。陈达明期望，未来手术的误差可以控制少于2毫米内。2024-05-2219:47:35

研究人员实现精确跟踪运动动物的神经元

研究人员实现精确跟踪运动动物的神经元EPFL和哈佛大学的科学家们开发出一种基于人工智能的方法，用于追踪移动动物的神经元，从而以最少的人工标注提高大脑研究的效率。最近的研究进展允许对自由移动动物体内的神经元进行成像。然而，要解码电路活动，必须通过计算识别和跟踪这些成像神经元。当大脑本身在生物体（如蠕虫）灵活的身体内移动和变形时，这就变得尤其具有挑战性。到目前为止，科学界还缺乏解决这一问题的工具。现在，来自洛桑联邦理工学院（EPFL）和哈佛大学的科学家团队开发出了一种开创性的人工智能方法，用于追踪移动和变形动物体内的神经元。这项研究发表在《自然-方法》（NatureMethods）上，由EPFL基础科学学院的萨罕德-贾迈勒-拉希（SahandJamalRahi）领导。新方法以卷积神经网络（CNN）为基础，CNN是一种经过训练的人工智能，能够识别和理解图像中的模式。这涉及一个称为"卷积"的过程，它每次查看图片的小部分，如边缘、颜色或形状，然后将所有信息组合在一起，使其具有意义，并识别物体或模式。问题在于，要在拍摄动物大脑的过程中识别和追踪神经元，许多图像都必须手工标注，因为动物在不同时间由于身体变形的不同而呈现出截然不同的样子。考虑到动物姿态的多样性，手动生成足够数量的注释来训练CNN可能会令人生畏。秀丽隐杆线虫三维体积脑活动记录的二维投影。绿色：基因编码的钙指示器，各种颜色：分割和追踪的神经元。资料来源：MahsaBarzegar-Keshteli（EPFL）为了解决这个问题，研究人员开发了一种具有"定向增强"功能的增强型CNN。这项创新技术仅从有限的手动注释中自动合成可靠的注释作为参考。其结果是，CNN可以有效地学习大脑的内部变形，然后利用它们为新姿势创建注释，从而大大减少了人工注释和重复检查的需要。这种新方法用途广泛，无论神经元在图像中表现为单个点还是三维体积，它都能识别出来。研究人员在秀丽隐杆线虫（Caenorhabditiselegans）上对其进行了测试，该线虫仅有302个神经元，使其成为神经科学领域广受欢迎的模式生物。利用增强型CNN，科学家们测量了该蠕虫的一些中间神经元（在神经元之间传递信号的神经元）的活动。他们发现，这些神经元表现出复杂的行为，例如，当受到不同的刺激（如周期性爆发的气味）时，它们会改变自己的反应模式。研究小组将他们的CNN变得易于访问，提供了一个用户友好的图形用户界面，集成了有针对性的增强功能，将整个过程简化为一个从手动注释到最终校对的综合流水线。SahandJamalRahi说："通过大幅减少神经元分割和跟踪所需的人工工作，新方法将分析吞吐量提高到全人工标注的三倍。这一突破有可能加速大脑成像研究，加深我们对神经回路和行为的理解"。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1402931.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1402931.htm

科学家将人脑器官移植到成年大鼠体内 它们对视觉刺激有反应

科学家将人脑器官移植到成年大鼠体内它们对视觉刺激有反应移植了人脑器官的大鼠大脑的组织学图像几十年的研究表明，我们可以将单个人类和啮齿类动物的神经元移植到啮齿类动物的大脑中，而且最近，已经证明人类大脑器官可以与发育中的啮齿类动物大脑整合。然而，这些类器官移植是否能在功能上与受伤的成年大脑的视觉系统整合，还有待探索。资深作者、宾夕法尼亚大学神经外科助理教授H.IsaacChen说："我们关注的不仅仅是移植单个细胞，而是实际移植组织。大脑器官有架构；它们有类似于大脑的结构。我们能够观察这个结构中的单个神经元，以更深入地了解移植的器官体的整合情况。"研究人员在实验室里将人类干细胞衍生的神经元培养了大约80天，然后将它们移植到视觉皮层受伤的成年老鼠的大脑中。在三个月内，移植的器官组织已经与宿主的大脑融为一体：血管化，大小和数量增长，发出神经元突起，并与宿主的神经元形成突触。研究小组利用荧光标记的病毒，沿着神经元之间的突触跳跃，检测并追踪类器官和宿主大鼠脑细胞之间的物理连接。Chen说："通过将这些病毒示踪剂之一注入动物的眼睛，我们能够追踪视网膜下游的神经元连接。示踪剂一直到达了类器官。"接下来，研究人员使用电极探针来测量当动物被暴露在闪烁的灯光和交替的白条和黑条下时，类器官内单个神经元的活动。"我们看到，类器官内的大量神经元对特定方向的光线有反应，这给我们提供了证据，表明这些类器官神经元不仅能够与视觉系统整合，而且能够采用视觉皮层的非常具体的功能。"该研究小组对有机体在短短三个月内能够整合的程度感到惊讶。"陈说："我们没有料到这么早看到这种程度的功能整合。已经有其他研究在研究单个细胞的移植，显示即使你将人类神经元移植到啮齿动物体内9或10个月后，它们仍然没有完全成熟。"Chen说："神经组织有可能重建受伤的大脑区域。我们还没有解决所有问题，但这是非常坚实的第一步。现在，我们想了解如何将有机体用于大脑皮层的其他区域，而不仅仅是视觉皮层，而且我们想了解指导有机体神经元如何与大脑整合的规则，以便我们能够更好地控制这一过程，使其更快地发生。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1343623.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1343623.htm