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关键词： 认知障碍   类淋巴系统   慢性肾功能不全   血管周围间隙   发病机制  

摘要： 背景与目的　　慢性肾功能不全(chronickidneydisease,CKD)是一种在全球范围内发病率迅速上升的进展性疾病，影响着多达三分之一的75岁以上人口，无法治愈，且与认知障碍和社会心理发展障碍的高流行率有关。大约三分之一的CKD患者出现认知障碍，CKD还与亚临床脑血管异常、血管性认知障碍以及痴呆密切相关，死亡风险较高。不幸的是，由于缺乏对慢性肾功能不全相关认知障碍机制的准确认识以及临床数据不足，很难早期发现并及时采取适当的治疗。更糟糕的是，目前针对CKD相关的认知障碍并没有有效的治疗方法，且认知功能减退在肾移植后只能部分逆转。而且了解肾功能不全和认知障碍之间的关联可以提高我们对其他类型的认知功能障碍的理解。因此，我们需要探索其可能的危险因素及潜在的发病机制，并确定早期筛查CKD相关认知障碍患者的敏感指标。　　在2012年由ILIFF等发现啮齿类动物大脑存在定位于星形胶质细胞足突的水通道蛋白4(aquaporin-4,AQP4)的溶质清除结构而提出类淋巴系统(glymphaticsystem)。类淋巴系统主要由动脉、静脉、毛细血管周围间隙和星形胶质细胞足突上的AQP4组成，参与脑脊液(cerebrospinalfluid,CSF)与间质液(interstitialfluid,ISF)的物质交换，主要功能与“淋巴液”相似，维持神经系统的内环境稳态。研究发现，类淋巴系统可清除中枢神经系统中的代谢废物，例如可溶性β淀粉样蛋白、微管相关tau蛋白等。类淋巴系统障碍的标志是血管周围间隙扩张，表明脑脊液及组织间液的废物清除障碍以及微血管功能障碍。头部磁共振成像(magneticresonanceimaging,MRI)上可见的血管周围间隙会随着年龄、血管危险因素(特别是高血压)和小血管疾病的其他特征而增加，表明它们具有临床相关性。类淋巴系统的形态学变化，可以通过标准脑区血管周围间隙的可视化评分进行量化，也可以通过血管周围间隙计数、体积、长度、宽度、曲度和定位进行计算测量。目前在小血管疾病、阿尔茨海默病、偏头痛、帕金森病等疾病中发现了类淋巴系统功能障碍，然而关于慢性肾功能不全相关的认知障碍患者的类淋巴系统受损程度尚不明确，因此，我们研究通过评估类淋巴系统在头部MRI上的形态学表现，探索慢性肾功能不全相关的认知障碍患者中类淋巴系统的受损情况及其在疾病进展中的潜在影响。　　通过测量CKD患者及健康对照在选定大脑层面的血管周围间隙血管周围间隙(perivascularspace,PVS)的相对面积比，以及侧脑室及第四脑室相对面积比，评价CKD患者类淋巴系统和脑脊液循环功能障碍程度及其与认知功能的相关性，探索CKD伴认知障碍患者中脑类淋巴系统的受损情况及其在疾病进展中的潜在影响。　　资料与方法　　本研究纳入2020年12月至2022年3月就诊于郑州大学第一附属医院的72例CKD患者，本研究将其分为认知功能正常组(包括37人)和认知障碍组(包括35人)，另纳入同期体检中心就诊的健康体检者50例作为正常对照组(healthycontrols,HC),收集所有参与者的性别、年龄、学历、肾功能检验结果(包括肾小球滤过率、血清尿素、肌酐、尿酸、胱抑素C),既往史(包括卒中史、高血压史、糖尿病史、吸烟史)等信息，以及在院期间简易精神状态检查(Mini-MentalStateExamination,MMSE)和蒙特利尔认知评估评分(MontrealCognitiveAssessment,MoCA)的评分结果和头部MRI检查结果进行统计学分析:(1)根据MMSE的评分结果对CKD患者进行分组。当MMSE≥27评分将纳入正常认知组(normalcognitiongroup,NCG),当MMSE＜27将纳入认知障碍组(impairedcognitiongroup,ICG)。ICG组按MMSE评分结果和受教育程度分为轻度认知障碍(mildcognitionimpairment,MCI)组和痴呆组。对于MCI,诊断标准为:MMSE(文盲):18-26;MMSE（小学）:21-26;MMSE（中学及以上）:24-26。对于痴呆症，诊断标准为:MMSE（文盲）:≤17;MMSE（小学）:≤20;MMSE（中学以上）:≤23。（2）纳入的受试者均接受过3.0T头部磁共振检查，由两位神经内科医师在T2序列上应用ImageJ软件阈值设定方法分别测定CKD患者及健康对照者在额叶、半卵圆中心、基底节区、海马、中脑、脑桥的血管周围间隙的面积,及对应层面的脑白质区域作为感兴趣区域（regionsofinterest,ROI)的面积，以此计算PVS与相应层面脑白质的相对面积比。（3）应用ImageJ软件分别测量侧脑室面积以及第四脑室面积与相应层面全脑的相对面积比。（4）通过Spear

关键词： 羟基去甲基氯胺酮盐酸盐   大脑类器官   神经毒性   神经干细胞库   细胞分裂  

摘要： 研究背景:(R,S)氯胺酮是一种苯基环己胺衍生物,由(R)和(S)氯胺酮两种光学对映异构体组成,具有解离性麻醉、镇痛、抗炎、抗抑郁等特性。氯胺酮首次提出具有抗抑郁作用是在20世纪70年代。尽管氯胺酮具有潜在的治疗效果,但由于其具有广泛的拟精神副作用,包括强镇静、分离、恶心和成瘾风险,因此使用氯胺酮的临床医师有一定的担忧。既往研究证实,孕期母体暴露氯胺酮(40-144 mg/kg)会损害子代大鼠的认知记忆以及海马和前额叶皮质的神经元发育。孕鼠从妊娠第14天至第18天腹腔注射S-氯胺酮(15,30和60 mg/kg)可能使子代表现出记忆功能障碍和抑郁样行为。使用非人灵长类动物的研究也表明,在怀孕期间或出生后第一周使用氯胺酮分别会导致胎儿大脑的神经变性或长期显著的认知缺陷。此外,临床研究报告指出,妊娠晚期氯胺酮暴露导致新生儿发生中度脑功能障碍。在一些离体研究的报告中发现,在人的胚胎干细胞或诱导性多能干细胞水平上,氯胺酮暴露24小时,会诱导干细胞凋亡、线粒体结构变短和抑制细胞增殖等现象。氯胺酮及其代谢物去甲基氯胺酮在废水、水生生物甚至大气环境中均有大量检出,可能通过饮用水和气溶胶对水生生物和人类造成危害。此外,氯胺酮在人类和其他物种中有潜在的生物蓄积性报道,尤其是在脑组织中,因为它吸收快、排泄慢、代谢无效。随着氯胺酮在医用上的应用前景,其对脑发育的毒性效应亦受到关注。(2R,6R)-羟基去甲氯胺酮盐酸((2R,6R)-hydroxynorketamine,(2R,6R)-HNK)是氯胺酮的活性代谢物。据报道,(2R,6R)-HNK具有较长的血浆半衰期,(2R,6R)-HNK通过增加腹外侧导水管周围灰质(vl PAG)中AMPA受体介导的谷氨酸能传递,迅速增强老鼠的长期攻击行为。另一项研究发现,连续4周每日给予(2R,6R)-HNK(30 mg/kg)治疗导致BALB/c小鼠的记忆损害。由于氯胺酮在母体接触后对子代的神经毒性已经得到了很好的确认。我们假设氯胺酮介导的神经毒性中(2R,6R)-HNK可能在发育中的大脑中发挥作用。然而,(2R,6R)-HNK影响早期大脑发育的作用仍不清楚。伦理和实际问题限制了药物在人体(尤其是在胎儿)生物安全性的预测。在过去的十年中,人类胚胎干细胞或诱导多能干细胞在体外已被成功地分化为类皮质器官。皮质类器官比其他模型更能反映人类皮层的发育过程,它具有和人大脑皮层发育相同或相似的板层结构。表现出与妊娠早期至中期胎儿大脑相似的特征。因此,大脑类器官为药物进行生物安全性检测提供了一个重要平台。研究方法:1:大脑类器官的成功诱导。大脑类脑器官这一先进技术成为研究人脑发育性疾病、药物和环境污染物引起的神经毒性的有前景的体外模型。因此根据先前的报道,构建了可以代表人脑皮层发育的体外大脑类器官模型。研究0μM,20μM和100μM(2R,6R)-HNK进行短期(D16-D19)和长期(D16-D28和D44-D56)暴露后对大脑皮层发育的影响。2:免疫荧光检测皮质类器官的特异性。利用免疫荧光实验来检测大脑类器官经(2R,6R)-HNK暴露后对室区(Ventricular zone,VZ)神经前体细胞(Neural Precursor Cell,NPC)标志物SOX2和PAX6的表达,室下区(Subventricular zone,SVZ)中间祖细胞(Intermediate progenitor cell,IPC)TBR2的表达,皮层板(Cortical plate,CP)神经元标志物DCX和MAP2及深层神经元标志物CTIP2的表达。并对VZ,SVZ,CP区域的厚度进行定量分析,利用波形蛋白(P-vimentin)对神经前体细胞的分裂模式进行分析。3:通过转录组测序检测大脑类器官经(2R,6R)-HNK在D16-D28暴露后的差异基因变化。根据p-value值筛选差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs)。同时对DEGs进行基因本体(Gene ontology,GO),生物过程(Biological process,BP)、细胞组成(Cellular component,CC)的功能富集。分析DEGs富集的结果,同时对富集到的基因进行京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)分析。探究经长期(2R,6R)-HNK暴露后导致大脑类器官发育异常的分子机制。4:qPCR检测大脑类器官经D16-D28和D44-D56(2R,6R)-HNK暴露后基因表达变化。qPCR结果验证我们GSEA分析得到的三个主要基因集里面关键基因的表达结果。同时验证蛋白-蛋白网络互作里面关键基因在m RNA水平上的变化。研究结果:1大脑

关键词： 类脑   脑科学   人工智能  

摘要： 类脑智能是公认的人工智能重要研究方向之一,同时也是对脑科学,脑医学领域的重要补充。目前,类脑智能的研究仍是偏重于传统的计算机科学,在脑启发,模仿脑的路上还有很多难关需要攻克。本文研究以脉冲神经网络为基础,通过脑启发的方式对传统脉冲神经网络进行优化,建立一种类脑协同控制系统。该系统将为类人型机器人和外骨骼技术的发展提供一条新的思路。

关键词： 类脑计算   脑仿真   脑模拟   神经网络   深度学习   人工智能   机器学习  

摘要： 过去近百年的神经科学研究让我们对大脑的工作机制取得了初步的理解,脑仿真技术在其中发挥了关键性的作用。未来脑仿真研究将在理解大脑工作机制、推进类脑计算与新一代人工智能的发展中发挥重要作用。我们在这篇综述中,围绕面向类脑计算的脑仿真研究进展情况,从模型、仿真工具、皮层和神经环路功能模拟、脑疾病、与人工智能的互相促进等几方面进行阐述与分析,并对其未来发展趋势及有望取得突破的一些关键问题进行了展望,希望能够促进对类脑计算、脑仿真,以及人工智能交叉领域的研究兴趣。

关键词： 认知体系结构   计算神经科学   类脑人工智能   跨尺度脑模拟   类脑脉冲神经网络  

摘要： 让人类的心智在计算系统中重现,对大脑的模拟是其中的关键。目前,脑与认知科学的进展虽然尚不足以支持对整个人脑及其连接进行精细计算模拟,但是受脑神经机制和认知机制启发,从微观、介观和宏观水平对大脑进行计算建模仍然对于推进从科学上理解脑的机制机理以及促进类脑人工智能意义深远。构建兼具生物合理性和计算高效性的神经网络模型是认知脑的计算模拟与类脑智能研究面临的重要挑战。本文将从回顾认知体系结构、计算神经科学和类脑人工智能的历史脉络、发展进程的视角切入,介绍大规模脑模拟的全球布局与进展以及类脑脉冲神经网络平台的研究,最后展望未来脑模拟与类脑智能研究的发展方向。

关键词： 生物结构   网络算子   类脑智能   人工神经网络  

摘要： 类脑智能研究深入交叉脑科学和人工智能,旨在从脑科学中汲取结构、功能、机制等方面的灵感,用以启发人工智能软硬件研究。本文聚焦生物结构,重点总结神经侧向交互、生物彩票网络假设、Mot件架构的结构设计中。未来,随着多尺度和多类型生物网络组图谱的绘制,越来越多生物结构启发的网络基本算子可以被抽提出来并持续推动类脑智能的创新发展。

关键词： 海马   内嗅皮层   飞行空间定向障碍   位置细胞   网格细胞  

摘要： 目的综述飞行空间定向障碍发生机制的研究进展并对其进行展望。资料来源与选择国内外该领域相关文献。资料引用国内外公开出版发表的相关书籍文献41篇。资料综合飞行空间定向障碍发生率高、对飞行安全威胁大, 且与神经中枢密切相关, 对飞行空间定向障碍发生机制及神经中枢机制的研究尤为必要。由于生理状态下空间认知的研究进展缓慢, 所以飞行空间定向障碍机制的早期研究大都停留在宏观层面。随着近年来神经科学和脑科学的飞速发展, 揭示了海马、内嗅皮层及边缘系统在生理状态下构建空间认知地图的部分机制, 为开展飞行空间定向障碍中枢机制的研究提供了条件和基础。结论研究飞行空间定向障碍发生机制, 可以为其预警和预防提供新的有针对性的干预靶点, 对有效降低飞行空间定向障碍的发生率以及导致的事故率具有重要的军事意义。