桥接故事与科学:基于fNIRS的超扫描研究探讨儿童在STEM中的学习

桥接故事与科学:基于fNIRS的超扫描研究探讨儿童在STEM中的学习

学术新闻报道 在《Neuroimage》2024年第285卷中,发表了一篇名为《bridging stories and science: an fnirs-based hyperscanning investigation into child learning in stem》的文章,这篇文章由Juan Zhang等人共同撰写,研究团队来自澳门大学教育学院、健康科学学院以及认知与脑科学中心。本文的在线版于2023年12月8日发布。研究主要通过功能近红外光谱(fNIRS)技术,探索不同的STEM(科学、技术、工程、数学)教学方法(传统教学、故事教学和故事板教学)对教师和学生神经活动同步化的影响。 研究背景 STEM教育在早期学习阶段至关重要。科学家们一直在努力寻找更加有效的STEM教学方法...

交叉频率耦合对利用静息态EEG信号评估抑郁严重性的影响

背景介绍 抑郁症,尤其是主要抑郁障碍(Major Depressive Disorder,简称MDD),是一种广泛而致残的心理疾病,常被形容为“心理感冒”。许多患有MDD的人会经历持续的悲伤、无望感、认知障碍和对日常活动的失去动机等症状,严重影响个人和社会生活。在全球范围内,抑郁症的影响极其严重,超过3.4亿人受到不同程度的抑郁症的困扰。此外,新冠疫情及其防控措施,如社交隔离和悲伤情绪等,更是加剧了抑郁症的普遍性。据预测,到2030年,抑郁症将成为导致残疾的首要原因,超过心血管疾病,而每年由抑郁症导致的死亡人数预计将达到一百万。鉴于其高患病率、高致残率、高死亡率和高复发率,及时发现和干预抑郁症尤为重要。 传统上,抑郁严重程度的评估依赖于临床评估和面试,如Beck抑郁量表(BDI-II)和汉密...

基于丘脑下核和皮层活动区分帕金森病的静止震颤与自愿手部运动

帕金森病(Parkinson’s disease, PD)是一种常见的神经退行性疾病,其主要症状包括静止性震颤、运动迟缓和肌强直。深部脑刺激(Deep Brain Stimulation, DBS)已被广泛用于治疗帕金森病的运动症状(Krauss et al., 2021)。然而,DBS治疗也存在显著的副作用,其中大部分是由刺激扩展到DBS目标结构周围的区域导致的(Koeglsperger et al., 2019)。为减少这种副作用,研究人员提出了一种适应性深部脑刺激(adaptive DBS, aDBS)方案,通过实时监控病人的当前运动状态来调整DBS的强度和时机(Little et al., 2016; Piña-Fuentes et al., 2017; Tinkhauser et ...

基于卷积神经网络的耐药癫痫早期预测

研究背景及研究目的 癫痫是一种自发性且严重的神经系统疾病,表现为反复发作,全球有大约5000万人受其影响[1]。尽管近年来抗癫痫药物(ASM)的发展有所进步,药物难治性癫痫(Drug-Resistant Epilepsy,DRE)仍影响着20%到30%的癫痫患者[1-3]。DRE患者不仅面临巨大的经济、社会和心理负担,但需长时间的药物试验才能确诊。早期识别高风险患者,可以为施行如癫痫手术、神经调控或生酮饮食等治疗方式提供更早的干预。 以往的研究已指出DRE的风险因素包括:早期发病、高频率发作、脑电图(EEG)异常、神经缺陷、认知障碍、创伤史和颅内结构病变等[5-9]。然而,对于新诊断的癫痫患者,这些因素的重要性尚不明确,因此需要综合工具来早期识别高风险患者。 脑电图在癫痫领域扮演着不可或缺的...

单细胞皮层形态脑网络:表型关联和神经生物学基础

研究背景与问题 陈述 本文是一项关于单一被试形态学脑网络在表型关联性及神经生物学基础方面的研究。该研究结合了多模态和多尺度数据,揭示了形态学脑网络与性别的差异、其作为个体特异性标志的潜力以及其与基因表达、层特异性细胞结构和化学结构的关系。这些发现深化了我们对单被试形态学脑网络作用和起源的理解,并为其在未来个性化脑联结组研究中的应用提供了有力依据。 形态学脑网络指的是基于结构性磁共振成像(structural magnetic resonance imaging,简写为sMRI)估算的脑区域之间的形态学关系。最早的研究通过计算一个群体中某形态学指标(如灰质体积,皮层厚度或表面积)的区域间协方差来估算这些关系,但这种基于群体的方法忽略了个体间的差异,导致了形态学脑网络所揭示的神经生物学意义不明确...

基于置换传输熵的精神分裂症网络信息交互研究

精神分裂症脑磁图基于置换传输熵的网络信息交互研究 学术背景介绍 精神分裂症(Schizophrenia, SCZ)是一种精神疾病,特点是持久的妄想和幻觉、混乱的思维和不一致的行为,常常导致对现实的感知显著障碍。随着现代神经成像技术的快速发展,大量的数据集支持了神经和精神疾病的研究。磁脑电图(Magnetoencephalography, MEG)作为一种神经成像技术,因其高空间和时间分辨率,能够捕捉到大脑电磁信号的非线性特征,因而被应用于探索精神分裂症(SCZ)的信息交互。 文章来源 这篇论文题为《Networked information interactions in schizophrenia magnetoencephalograms based on permutation tra...

基于改进的集合经验模态分解的EEG脑功能网络用于焦虑分析和检测

基于改进的集合经验模态分解的脑功能网络用于焦虑分析和检测 学术背景及研究目的 随着现代生活压力的增加,焦虑症(Anxiety)作为一种常见神经系统疾病,正日益成为全球公共卫生领域亟待解决的问题。焦虑症不仅表现在精神障碍上,还涉及注意力、记忆和学习等认知过程的异常表现。COVID-19疫情的爆发进一步增加了焦虑症的患病率。据统计,焦虑症在12个月内的发病率为男性4.80%,女性5.20%。然而,焦虑的病因至今尚未明确,且自愈的概率较低。这些复杂性和不确定性使得早期检测和干预变得尤为重要。然而,传统的焦虑检测方法依赖于面对面访谈和自我评估,不仅费时费力,还受到医生专业经验和患者自我评估的主观因素影响。因此,有必要探索一种客观且准确的焦虑分析和检测方法。 在众多生理信号中,脑电图(EEG)因其高时...

fMRI时间序列幅度和相位对功能连接分析的影响

基于振幅和相位的磁共振成像时间序列对功能连接分析的影响 引言 在过去十年中,功能磁共振成像(fMRI)作为一种非侵入性成像技术,利用血氧水平依赖(BOLD)对比度来测量大脑活动并研究大脑功能(Kwong, 1996)。通过分析空间上远离的脑区之间的BOLD时间序列的时间相关性,可以估算出静态功能连接(Functional Connectivity, FC)。功能连接通常通过计算大脑区域间的时间序列相关性来测量。一些研究关注于任务状态下(比如手指敲击或视觉任务)的BOLD信号的瞬时相位表示(Instantaneous Phase, IP)用于功能连接分析,但瞬时振幅(Instantaneous Amplitude, IA)的作用却较少被探讨。 本研究中,我们假设来自不同脑区的瞬时振幅表示可能为...

青少年癫痫患者情感冲突的时空反应及其精神病学相关性

青少年癫痫患者情感冲突的时空反应及其精神病学相关性

青少年癫痫患者情感冲突的时空反应及其精神病学相关性 研究背景 癫痫患者常常伴有共病的精神障碍,如抑郁和焦虑,这些共病对患者的生活质量产生负面影响。情感调节是一种重要的认知过程,在精神障碍患者中常常受损,例如抑郁症患者。在成人癫痫患者中,情感调节同样存在困难,尤其是在后期的高阶认知处理中。然而,目前关于癫痫患者的这些功能性脑缺陷的时空频率关联,以及这种缺陷在青少年的表现,还未被充分探讨。因此,本研究旨在利用脑磁图(Magnetoencephalography,MEG)解析青少年癫痫患者在情感冲突处理中的时空特征,并将这些发现与通过自我报告量表评估的焦虑和抑郁症状严重程度相关联。 研究来源 该研究论文的主要作者为F. Kathryn King, M. Scott Perry, Christos ...

EEG微状态在预测奥卡西平治疗新诊断局灶性癫痫患者疗效中的作用

EEG微状态在预测奥卡西平治疗新诊断局灶性癫痫患者疗效中的作用

EEG 微状态在预测新诊断局灶性癫痫患者奥卡西平治疗效果中的作用 引言 背景 局灶性癫痫(focal epilepsy)是最常见的癫痫类型,占所有癫痫病例的约60%。根据不同的癫痫类型,抗癫痫药物的选择也会有所不同。在局灶性癫痫的治疗中,奥卡西平(oxcarbazepine,简称OXC)被广泛应用。然而,奥卡西平能够使约65%的患者实现无癫痫发作,但仍有相当部分患者未能获得良好的治疗效果。电生理监测技术,如脑电图(electroencephalography,EEG),在癫痫的诊断和管理中具有重要作用。 研究目的 微状态(microstate)是一种反映大脑电活动的时-空特征的脑电图模式。以往的研究显示抗癫痫药物可以影响大脑的EEG信号,但对奥卡西平的研究仍然有限。同时,研究显示短暂状态可能...