小小的救生贴片能读取大脑中的血流量

小小的救生贴片能读取大脑中的血流量目前，为了检查脑卒中康复者等患者的脑血流量，技术人员会用超声波探头抵住患者的头侧。加州大学圣迭戈分校的科学家认为这种方法有两个缺点。首先，以这种方式获得的读数的准确性因每个技术人员的技能而异。另外，读数通常是在一天中间隔一定时间进行的。这就意味着在这些时间之间发生的任何血流变化都不会被检测到，而这正是这种贴片的设计初衷。在病人住院期间，这种弹性、柔韧的硅胶装置会一直贴在病人的太阳穴上，在此期间，它将持续监测和记录患者大脑中的血流量。这种贴片集成了多层可拉伸电子元件，包括多层铜电极和压电传感器。当受到电流刺激时，传感器会产生2兆赫的超声波，这些超声波会进入大脑并被大动脉反射回来。利用超快超声波成像系统，一台硬线计算机通过分析超声波回波，生成动脉的实时三维数字模型，显示其当前的体积、角度和位置。在对36名健康志愿者进行的实验室测试中，该技术能够测量收缩期峰值、平均流量和舒张末期血流速度，其精确度不亚于传统的手持式超声探头。目前研发团队正在计划对患有神经系统疾病的实际患者进行临床试验，并计划推出该贴片的独立无线版本，该技术正通过衍生公司Softsonics进行商业化。由ShengXu教授领导的这项研究的论文最近发表在《自然》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1432112.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1432112.htm

AI根据人类大脑活动重建视觉图像

AI根据人类大脑活动重建视觉图像这项研究利用了开源的StableDiffusion模型，由日本大阪大学的科学家完成。该AI模型能够有效地生成高质量图像，并且能够捕捉到图像中不同层次的特征，从低级的边缘和纹理到高级的语义和场景。他们使用功能性磁共振成像(fMRI)记录了人类大脑在观看不同类型的图片时产生的神经活动。然后设计了一个AI神经网络，学习大脑活动与StableDiffusion的潜在表示(图片的多维特征)之间的映射关系。通过这个网络，他们能够从大脑活动中重建出与原始图片非常相似的图像。投稿：@ZaiHuabot频道：@TestFlightCN

AI读取人脑信息准确率高达82%

AI读取人脑信息准确率高达82%德克萨斯大学奥斯汀分校的神经伦理学家基于GPT-1开发了一种语言解码器，可通过人脑的磁共振成像将人类听到的语音、想象的语言与看到的无声电影转化成文字。研究人员让志愿者们躺在磁共振成像仪中记录大脑活动，同时让他们每人收听16小时的博客，这些博客主要是一些TED演讲和脱口秀。再将脑成像信息与故事细节以及AI理解语义关系的能力相结合，研究人员开发了一张大脑应对不同内容做出反应短语的编码图。结果当志愿者想象「我还没有驾照」这句话时，AI会将之解码为「她甚至还没有开始学开车」；当志愿者观看动画电影《新特尔》中女孩照顾小龙的片段时，AI也会根据大脑信息将之转换成文字。研究人员还发现，这项技术很容易被欺骗，当参与者听着故事录音却想着其它故事时，解码器无法确定他们听到的是什么词，比如内心数数字和罗列动物。并且编码图也因人而异，这意味着研究人员无法创建一种适用于所有人的解码器。https://www.nature.com/articles/s41593-023-01304-9频道：@TestFlightCN

Science：新的成像方法揭示了氧气在大脑中的旅程

Science：新的成像方法揭示了氧气在大脑中的旅程发表在《科学》(Science)杂志上的一项新的生物发光成像技术，创造了非常详细、视觉上引人注目的小鼠大脑中氧气运动的图像。这种方法很容易被其他实验室复制，它将使研究人员能够更精确地研究缺氧的形式，比如中风或心脏病发作时大脑部分缺氧。这项研究已经深入了解了为什么久坐不动的生活方式会增加患阿尔茨海默病等疾病的风险。“这项研究表明，我们可以连续监测大脑大范围内氧浓度的变化，”罗切斯特大学和哥本哈根大学转化神经医学中心的联合主任MaikenNedergaard说。MaikenNedergaard说:“这为我们提供了一个更详细的图像，实时了解大脑中发生了什么，使我们能够识别以前未被发现的暂时缺氧区域，这反映了血液流动的变化，可能引发神经功能障碍。”萤火虫和偶然的科学这种新方法使用了发光蛋白，这是在萤火虫中发现的生物发光蛋白的化学表亲。这些已被用于癌症研究的蛋白质，利用一种病毒向细胞传递指令，以酶的形式产生发光蛋白质。当这种酶遇到它的底物furimazine时，化学反应就会产生光。像许多重要的科学发现一样，利用这个过程来成像大脑中的氧气是偶然发现的。哥本哈根大学转化神经科学中心的助理教授FelixBeinlich最初打算用发光蛋白来测量大脑中的钙活性。很明显，蛋白质生产过程中出现了错误，导致了长达数月的研究延迟。当FelixBeinlich等待制造商的新一批产品时，他决定继续进行实验，以测试和优化监测系统。这种病毒被用来向星形胶质细胞传递产生酶的指令，星形胶质细胞是大脑中普遍存在的支持细胞，维持神经元的健康和信号功能，这种底物被直接注射到大脑中。这些记录揭示了生物发光强度波动的活动，研究人员怀疑这反映了氧气的存在和浓度，后来证实了这一点。FelixBeinlich说:“在这种情况下，化学反应依赖于氧气，所以当有酶、底物和氧气时，系统就开始发光。”虽然现有的氧气监测技术只能提供大脑一小块区域的信息，但研究人员可以实时观察到小鼠的整个大脑皮层。生物发光的强度与氧气的浓度相对应，研究人员通过改变动物呼吸的空气中的氧气量来证明这一点。光强度的变化也与感觉处理相对应。例如，当一股空气刺激老鼠的胡须时，研究人员可以看到大脑相应的感觉区域亮了起来。“缺氧口袋”可能预示着老年痴呆症的风险大脑在没有氧气的情况下无法存活很长时间，中风或心脏病发作后迅速造成的神经损伤就证明了这一点。但是，当大脑的一小部分短暂缺氧时会发生什么呢?直到Nedergaard实验室的研究小组开始仔细研究新的录音，这个问题才被研究人员提出。在监测小鼠的过程中，研究人员观察到，大脑的特定微小区域会间歇性地变暗，有时会持续几秒钟，这意味着氧气供应被切断。氧气通过一个由动脉和毛细血管组成的巨大网络在大脑中循环，毛细血管渗透到脑组织中。??通过一系列实验，研究人员能够确定氧气被拒绝是由于毛细血管阻塞，当白细胞暂时阻塞微血管并阻止携带氧气的红细胞通过时，就会发生这种情况。研究人员将这些区域命名为“缺氧口袋”，与小鼠活动时相比，它们在静息状态下的大脑中更为普遍。毛细血管停滞被认为随着年龄的增长而增加，并在阿尔茨海默病模型中观察到。MaikenNedergaard说:“我们可以研究一系列与大脑缺氧相关的疾病，包括阿尔茨海默氏症、血管性痴呆和长期COVID，以及久坐不动的生活方式、衰老、高血压和其他因素如何导致这些疾病。”“它还提供了一种工具来测试不同的药物和运动类型，这些药物和运动可以改善血管健康，减缓痴呆症的发展。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1426507.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1426507.htm

气候变化与大脑：酝酿在我们头脑中的大灾变

气候变化与大脑：酝酿在我们头脑中的大灾变气候变化灾难性影响的一个新因素正在出现--全球变暖如何影响人类大脑。在今天（11月13日）发表在《自然-气候变化》（NatureClimateChange）杂志上的一篇论文中，一个国际学术团队探讨了研究如何表明不断变化的环境会影响我们大脑的工作方式，以及气候变化在未来会如何影响我们的大脑功能。这篇论文由维也纳大学牵头撰写，日内瓦大学、纽约大学、芝加哥大学、华盛顿大学、斯坦福大学、英国埃克塞特大学和柏林马克斯-普兰克研究所也提供了相关资料。论文还探讨了神经科学家在进一步了解和应对这些挑战方面可以发挥的作用。该研究的主要作者、维也纳大学的金伯利-C-多尔（KimberlyC.Doell）博士说："我们早就知道环境因素会导致大脑发生变化。然而，我们才刚刚开始研究气候变化这一当代最大的全球性威胁会如何改变我们的大脑。鉴于我们已经经历了越来越频繁的极端天气事件，再加上空气污染、我们接触自然的方式以及人们因气候变化而产生的压力和焦虑等因素，我们必须了解这一切可能对我们的大脑产生的影响。只有这样，我们才能开始寻找减缓这些变化的方法。"自20世纪40年代以来，科学家们通过对小鼠的研究发现，不断变化的环境因素会深刻改变大脑的发育和可塑性。这项研究发现了大脑系统的紊乱，包括缺乏认知刺激、暴露于毒素、营养不良和童年压力增大。虽然并不完全令人惊讶，但这项研究强调了环境对大脑的深远影响。现在，作者呼吁开展研究，探索暴露在更极端的天气事件（如热浪、干旱和飓风）以及相关的森林火灾和洪水中对人脑的影响。他们认为，这些事件可能会改变大脑结构、功能和整体健康，并呼吁开展更多研究，以评估这如何解释幸福感和行为的变化。该论文还探讨了神经科学在影响我们对气候变化的思考、判断和应对方式方面可以发挥的作用。埃克塞特大学和维也纳大学的马修-怀特博士是这项研究的合著者之一。他说："了解与动机、情绪和时间视野相关的神经活动可能有助于预测行为，并提高我们对阻碍人们如愿采取环保行为的潜在障碍的认识。大脑功能和气候变化都是非常复杂的领域。我们需要开始把它们看作是相互关联的，并采取行动保护我们的大脑免受未来气候变化现实的影响，同时开始更好地利用我们的大脑来应对已经发生的事情并防止最坏的情况发生。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1396651.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1396651.htm

蚂蚁山的恐慌：蚂蚁大脑中的特殊信息素反应

蚂蚁山的恐慌：蚂蚁大脑中的特殊信息素反应一项新的研究显示，蚂蚁通过特定的信息素传达危险，这些信息素激活了它们大脑的一个特定部分，引发了复杂的反应，如撤离巢穴和保护后代。这种反应因蚁群大小而异，未来的研究旨在深入研究不同的蚂蚁群体如何处理相同的信号。“人类并不是唯一具有复杂社会和交流系统的动物，”洛克菲勒大学的主要作者泰勒·哈特说。“在进化过程中，与其他昆虫相比，蚂蚁进化出了极其复杂的嗅觉系统，这使得它们能够使用许多不同类型的信息素进行交流，这些信息素可能意味着不同的事情。”这项研究表明，蚂蚁的大脑中有自己负责沟通和交流中心，这有点类似于人类。该中心可以解释来自其他蚂蚁的警报信息素或“危险信号”。它们大脑的这一部分可能比蜜蜂等其他昆虫的大脑更先进，之前的研究表明，蜜蜂依赖大脑的许多不同部分来协调对单一信息素的反应。“蚂蚁大脑中似乎有一个感觉中枢，所有引起恐慌的警报信息素都流入其中，”洛克菲勒大学的通讯作者丹尼尔·克罗瑙尔说。研究人员使用一种名为GCaMP的工程蛋白来扫描暴露于危险信号的克隆掠食蚁的大脑活动。GCaMP的工作原理是将自身附着在钙离子上，钙离子会随着大脑活动而爆发，产生的荧光化合物可以在适合观察它们的高分辨率显微镜上看到。在进行扫描时，研究人员注意到，蚂蚁大脑中只有一小部分会因危险信号而发光，但蚂蚁仍然表现出即时而复杂的反应行为。这些行为被称为“恐慌反应”，因为它们涉及逃跑、撤离巢穴以及将后代从巢穴转移到更安全的地方等行为。具有不同群体大小的蚂蚁种类也使用不同的信息素来传达各种信息。哈特说：“我们认为，在野外，克隆掠夺蚁的蚁群规模通常只有数十到数百只，就蚁群而言，这个规模相当小。通常，这些小群体往往会出现恐慌反应作为他们的警报行为，因为他们的主要目标是逃跑和生存。他们不能让很多人冒险。行军蚁是克隆掠夺蚁的近亲，拥有庞大的蚁群——数十万或数百万个体——而且它们的攻击性更强。”无论哪种物种，蚁群中的蚂蚁都会根据品种和角色进行划分，不同品种和角色的蚂蚁的解剖结构略有不同。为了这项研究的目的，研究人员选择克隆掠夺蚁作为一个物种，因为它们很容易控制。他们使用一种品种和角色中的一种性别的蚂蚁（雌性工蚁）来确保一致性，从而更容易观察广泛的模式。一旦研究人员对品种、性别和角色之间的神经差异有更清晰的了解，他们可能就能更好地理解不同蚂蚁大脑如何处理相同的信号。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1368267.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1368267.htm