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麻醉与神经环路及人工智能的研究现状
脑科学和类脑智能技术的融合推动了健康产业的发展,其中应用新兴技术将人工智能融入围手术期的研究也越来越多.“脑科学与类脑研究”的开展将促进麻醉学发展,加快人工智能融入围手术期的进程.文章旨在逐步阐述麻醉的神经环路机制以及人工智能在临床麻醉与重症监护中应用的研究现况.重点阐述麻醉神经环路在镇痛、镇静及觉醒中的作用,基于机器学习的临床决策支持系统,在围手术期监测和预测术后并发症应用的研究进展.
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全麻药物作用机制的神经环路理论研究进展
全麻药物应用于临床已近170年,但其作用机制目前尚未完全阐明.近年来,随着神经科学的飞速发展,神经环路理论用于全麻机制的研究成为该领域的一个研究热点.研究证实,丘脑-皮质环路功能动态变化、睡眠-觉醒环路的网络调控、皮层碎片化均是麻醉导致意识消失的神经环路机制.综述全麻药物作用机制的神经环路理论研究进展,以期为全麻药物在脑内作用途径的研究提供新的理论基础.
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PET-CT检测首发单相重度抑郁症患者神经环路的葡萄糖代谢水平
目的:研究首发单相重度抑郁症患者神经环路中神经细胞的葡萄糖代谢水平。方法:选取30例健康受试者及30例首发单相重度抑郁症患者,每位受试者按0.2 mCi /kg静脉注射18 F-FDG,PET-CT检测神经环路各脑区(包括海马、丘脑、额叶及扣带回)的高标准摄取值(SUVmax)值。结果:与对照组相比,首发单相重度抑郁症患者双侧海马、丘脑、额叶及扣带回的SUV max均明显减低(P<0.001或P<0.05),其中双侧丘脑SUVmax在神经环路脑区中减低明显。结论:首发单相重度抑郁症患者神经环路中的神经细胞受损,主要体现在神经细胞对能量的摄取利用上,丘脑尤为明显。
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局灶性癫痫发作期的功能磁共振成像的研究
目的:采用脑电联合功能磁共振成像方法,观察发作期癫痫引起的脑活动情况,探讨皮层及皮层下结构在癫痫发作及传播中的作用及其神经机制.方法:1例行脑电同步功能磁共振成像检查的局灶性癫痫患者,回顾性发现其在采集期间多次轻微癫痫发作,在保证功能磁共振数据质量的情况下,分析两段采集过程中癫痫发作活动引起脑活动的改变情况.结果:两次数据采集得到一致的脑激活结果:双侧顶叶、内颞叶大脑皮层广泛激活信号,双侧纹状体、丘脑及脑干诸皮层下灰质核团明显激活信号,以左侧为著;小脑蚓部、中央叶、右小脑半球及齿状核亦有明显激活信号;全脑大激活点位于左顶叶.结论:在局灶性癫痫发作时,大脑皮层原发灶与皮层下诸结构形成往返神经环路;大脑皮层和脑干网状结构是癫痫对侧传播的主要部位;皮层下结构在癫痫发作类型及传播中起重要的调节作用.
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段树民院士和汪浩研究员团队揭示先天性恐惧的神经环路机制
浙江大学医学院神经科学研究所段树民院士和汪浩研究员合作研究揭示了小鼠对天敌气味诱导的先天性恐惧的神经环路基础,该研究论文“Laterodorsal tegmentum interneuron subtypes oppositely regulate olfactory cue-induced innate fear”近期在《自然-神经科学》(Nature Neuroscience)上在线发表(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26727549)。
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幼年早期麻醉暴露诱发ADHD多动样行为的神经机制
注意力缺陷/多动障碍(ADHD)是儿童较常见的神经发育性精神障碍,主要表现为注意力缺陷、多动和冲动行为.现有研究表明,幼年早期麻醉暴露可能诱发ADHD多动样行为,然而其发生机制尚不明确.本文总结了近年来幼年早期麻醉暴露后致ADHD多动样行为的研究进展,从突触发生、神经递质及神经环路等不同层面进行概述,探索其致病机制,为临床小儿麻醉方案的实施和ADHD多动样行为的防治提供理论依据.
关键词: 小儿麻醉 神经毒性 前额叶皮层 神经环路 注意力缺陷/多动障碍 -
多巴胺能神经传输在吗啡成瘾与应激性抑郁中的作用机制
吗啡成瘾可以引起多巴胺能神经传输功能改变,应激性抑郁与多巴胺能神经的功能降低有关,表明吗啡成瘾与应激性抑郁情感性精神障碍密切相关,他们可能具有一种或多种相同的神经生物学机制.从腹侧被盖区(ventral tegmental area,VTA)到伏隔核(nucleus accumbens,NAc)、前额叶皮层(medial prefrontal cortex,mPFC)、杏仁核(amygdala,Amy)、海马(hippocampus,Hip)以及纹状体(striatum,ST)的多巴胺能神经传输功能紊乱,在吗啡成瘾和应激性抑郁中起着重要的作用.因此,该文对多巴胺能神经传输在吗啡成瘾和应激性抑郁中的作用机制进行综述.
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条件性关联记忆消退的研究进展
条件性关联学习是人类以及动物学习记忆的一种重要形式,将条件刺激和非条件刺激在时间和空间上关联后,中枢神经系统在相关机制下对原始信息进行加工处理后储存在脑内.条件性关联学习的消退则是对已形成的关联条件反射的抑制或削弱,其机制的研究在神经生物科学和医学临床上具有重要价值.笔者回顾近年来国内外的相关研究,从目前消退涉及的主要概念和机制进行阐述和分析,为以后学者们在学习记忆等方向的研究提供理论依据和实验经验.
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哈医大利用小神经球传代法扩充干细胞来源
哈尔滨医科大学第一临床学院科研人员利用小神经球传代方法在体外培养神经干细胞,可在10个月时间内传代25代,从单一的细胞扩增至10万个细胞。目前,这一方法已在哈医大卫生部细胞移植重点实验室普遍应用,并已发表多篇学术论文。
临床上,脊髓损伤后的轴突再生和功能恢复仍是难以逾越的障碍,对伤者而言脊髓损伤的破坏性是严重和持久的。目前,很多学者对发育的干细胞培养和应用潜力有着浓厚的研究兴趣,因为这些细胞可以提供神经元,神经元细胞作为再生轴突的靶点,能促进神经环路的重建。 -
中枢乙酰胆碱与药物成瘾的研究进展
药物成瘾是一种以复发为特征的慢性脑疾病,成瘾性药物激活奖赏和学习记忆的神经环路,长期使用造成了神经元适应性变化从而使机体对毒品和环境产生异常的联系,当再次暴露吸毒环境可以产生强迫性的用药和心理渴求~([1]).
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决策奖损加工的脑神经结构与环路
目的 以国内外2005~2014年发表的针对与决策机制有关的关于奖赏、损失的神经结构及环路,及其与某些身心疾病关系的文献,综述决策奖损加工的脑神经结构及其意义,可以在一定程度上揭示行为决策的神经结构和网络机制,及其与某些身心疾病的关系.方法 2014年9月在PubMed、Science-Direct、中国知网和万方数据库等数据库,以“决策”、“奖赏”、“损失规避”等检索词,检索国内外有关决策奖损加工相关脑神经结构,及其与某些身心疾病的关系的研究.结果 检索文献110篇,纳入分析40篇.结果总结了大脑奖损结构及其关系在决策加工过程中的作用机制,以及两系统失衡所导致的身心疾病.结论 大部分文献认为奖赏趋近系统和损失规避系统的协调加工共同影响人们的行为决策,一旦上述系统平衡失调,则可出现行为决策障碍,产生一些身心疾病,但与决策行为模式相关的精确的神经机制尚须进一步研究.
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抑郁症杏仁核体积及功能激活特征
抑郁症是常见的人类疾病之一.虽然至今为止抑郁症的病因仍不明确,但是已有很多心理学和生物学理论试图解释其发病机制.例如,认知理论认为,抑郁症与对情绪刺激的负性认知偏倚有关,这种异常认知加工会促进情感障碍患者对负性事件的注意和回忆等,进而使得负性情绪增强[1 ],但是,以往该理论一直缺乏脑神经影像的证据.近几十年来,随着现代物理、电子与计算机技术的迅速发展,研究者们很快就将这些技术应用到认知神经科学的各个领域中,包括临床抑郁症患者病理生理学机制的探讨,极大促进了抑郁症病因的相关研究.脑功能影像学研究提示,抑郁症患者存在“边缘-皮层-纹状体-苍白球-丘脑”等神经环路的结构和功能异常[2-3],其中,边缘系统承载着情绪加工以及评估环境中威胁或危险因素的职责,而在边缘系统中推动这些过程的关键脑结构是杏仁核[4 ],因此,杏仁核也就成了众多研究者们颇感兴趣的一个脑区.
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BDNF分子信号对海马神经细胞可塑性及学习记忆功能的调控
神经环路具有一定的结构和功能变化的能力,即神经可塑性,是信息储存和学习的基础.神经可塑性除了突触的可塑性和长时程增强(long-term potentiation,LTP)外,神经细胞再生是神经可塑性的一个重要方面.海马是学习记忆的中心,因此大量研究致力于海马神经可塑性及学习记忆的细胞和分子生物学机制.
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小柴胡汤方证在神经生物学领域的研究探讨
通过对比小柴胡汤方证主证和抑郁症核心表现——快感缺失,提出将奖赏通路失调作为小柴胡汤方证本质研究之一,为小柴胡汤方证临床应用和主证的实质研究拓展新的研究思路.
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神经干细胞脑内移植治疗癫痫的进展
脑内移植是指将神经组织或干细胞悬液植入受者的脑内,以修复或替代受损或变性的神经元及胶质细胞,使其重建神经环路或分泌神经递质,达到调控神经功能,改善症状和神经系统缺陷的目的.研究表明,脑内移植能分泌释放抑制性神经递质的细胞可抑制癫痫的发作.因此,脑内神经干细胞移植可成为治疗难治性癫痫的方法之一[(1-3)],现作如下综述.
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成体干细胞治疗脑卒中
随着人口老龄化,脑卒中已经成为常见的致死、致残性疾病.尽管溶栓治疗是目前有效的治疗方法,但仅有少数患者能及时得到溶栓治疗,因此研究不受时间限制的治疗方法显得尤为重要,且有希望的方法是缺血部位的细胞替代治疗.细胞替代治疗必须替代丢失的神经元和神经胶质细胞,重建具有功能的神经环路.此外,细胞替代治疗为梗死灶周围缺血半暗带组织提供营养支持或促进内源性前体细胞的存活、迁移和分化.
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神经连接蛋白研究进展
在中枢神经系统中,1011个神经元细胞之间连接形成1015突触,构成功能环路,从而调控生理活动[1].突触具有在时间和空间上精确传递信息的能力,而此能力依赖于突触结构的完整性,突触前膜的囊泡聚集在递质释放位点,突触后膜包含各类递质受体[2].突触重塑包括三个相互依赖的过程.首先,轴突与目标神经元建立联系,在生长锥的作用下,轴突生长与延长.细胞黏附分子钙黏素介导联系过程,通常保持多态性,确保足够的联系几率;接着在连接位点募集突触前膜和突触后膜的相关分子蛋白.黏附分子通过胞内作用位点结合脚手架蛋白、突触前活跃区组件与突触后受体,以此参与突触联系的建立和蛋白募集过程[3];后当新形成的突触大小与容量协同发生变化之后,突触处于稳定状态,否则将会被清除[4].
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神经干细胞移植在颞叶损伤后癫痫治疗中的应用
颞叶脑损伤后海马神经元的破坏和异常修复的结果形成了后期癫痫发作的基础.哺乳动物中枢神经系统损伤后自身修复能力有限,临床现行治疗多着重于改善脑代谢以加强细胞保护和防止存活神经元继发性损伤.随着干细胞研究的深入,其在特定环境和因子的诱导下能定向分化成不同的神经细胞类型,体内移植并使它们存活、分化、整合到宿主正常神经环路成为新的治疗方向.本文结合神经组织移植治疗颞叶皮层和海马损伤后癫痫的实验结果,探讨神经干细胞移植治疗的可行性及其与移植脑环境的关系.
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小鼠颅骨视窗及其在光学活体脑成像研究中的应用
小鼠颅骨视窗作为一种活体光学脑成像辅助工具,以其原位表征、实时观察、长期活体脑成像等优势,成为脑部疾病及神经元突触生长等研究的重要手段之一.小鼠颅骨视窗不仅可以对颅骨下软脑膜血管及血管内红细胞流速、流态变化进行定量分析,在结合荧光标记物与光学显微镜后,还可以对脑部皮层下组织、神经细胞的变化进行清晰成像.过去数十年,科研人员利用小鼠颅骨视窗深入研究了偏头痛、阿尔兹海默症、神经突触等病理生理过程,并取得了大量突破性进展.同时,随着光学成像工具性能的提升,小鼠颅骨视窗的应用也得到了进一步拓展.本文主要介绍颅骨视窗的发展史、构建方法,结合荧光探针及光学成像方法的研究,全面总结了近年来小鼠颅骨视窗在光学脑成像研究中的应用,包括脑内重要生物分子成像、细胞成像、血管及血流成像、神经环路可塑性及神经功能成像、疾病发生机理及药物开发研究等,后讨论了小鼠颅骨视窗在实际应用中面临的问题,并对其未来应用进行了展望.
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杏仁核相关恐惧记忆神经环路研究进展
恐惧反应是指生物在进化过程中面对危险环境时所产生的一种适应性反应,所形成的恐惧记忆在个体再次面对危险情景时起警示作用,对人类和动物的生存具有重要意义[1],但异常的恐惧记忆所引起的过度恐惧反应可导致精神疾病发生[2].例如临床上常见的创伤后应激障碍(post traumatic stress disorder,PTSD)便与高水平的恐惧状态密切相关,提示异常恐惧记忆可能是造成PTSD的主要原因之一[2],故研究恐惧记忆的神经环路对恐惧相关精神疾病的治疗具有一定指导作用.杏仁核是参与恐惧记忆调控的核心脑区[3],随着研究技术的不断进步,对以杏仁核为中心,前额叶和海马等脑区共同参与的恐惧环路研究更加深入.本文主要综述近年来杏仁核相关恐惧记忆神经环路的研究进展,希望可为未来恐惧记忆的基础研究与PTSD的临床治疗提供新方向.