帕金森病相关认知障碍的多模态影像学研究 帕金森病（Parkinson’s Disease, PD）是一种常见的神经退行性疾病，通常以运动功能障碍作为主要症状。然而，认知障碍（Cognitive Impairment, CI）作为非运动症状之一，也严重影响患者的生活质量。据大量流行病学研究统计，大约20%的帕金森病患者在疾病初期即表现为轻度认知功能障碍（Mild Cognitive Impairment, MCI），而随着疾病进展，约80%的帕金森病患者最终会发展为帕金森病相关痴呆（Parkinson’s Disease Dementia, PDD）。尽管上述统计数据令人关注，帕金森病相关认知功能衰退及痴呆的潜在机制尚不明确。因此，识别与此相关的大脑病理学变化的生物标志物，将有助于揭示其潜在的...

揭示颞叶癫痫中突触密度网络功能紊乱的基因表达模式 背景 颞叶癫痫（Temporal Lobe Epilepsy, TLE）是最为常见的局灶性癫痫类型，其病理特征和发病机制长期以来吸引了神经科学领域的广泛关注。这种疾病不仅涉及单一脑区（如癫痫灶），而且被认为是一种影响广泛脑网络功能的疾病。颞叶癫痫的核心病理机制主要涵盖兴奋性和抑制性突触传递的不平衡，突触损失被认为是关键因素之一。这种突触网络的宏观变化可能进一步导致脑功能网络的功能紊乱，而基因层面的失调可能是这些突触改建的潜在推动因素。然而，目前对TLE患者体内全脑范围内突触密度网络（Synaptic Density Similarity Network, SDSN）以及其相关的基因表达机制尚缺乏深入研究。 考虑到上述问题，本文作者采用了多模态...

基于可解释性机器学习的氨基酸PET成像在胶质瘤诊断中的应用研究 学术背景 胶质瘤（glioma）是中枢神经系统最常见的恶性肿瘤之一，其诊断和治疗策略通常依赖于组织病理学分析。然而，组织病理学分析存在侵入性高、耗时长等局限性。近年来，基于医学影像的放射组学（radiomics）技术逐渐兴起，通过从医学图像中提取大量定量特征，结合机器学习（machine learning, ML）算法，能够有效捕捉复杂的影像特征关系，为胶质瘤的诊断和预后评估提供了新的可能性。然而，尽管机器学习模型在胶质瘤预测任务中表现出较高的效率，但其在临床实践中的应用仍受到限制，主要原因在于模型决策过程缺乏透明性，且难以与临床工作流程无缝整合。 为了解决这一问题，可解释性机器学习（explainable machine le...

早期18F-Flortaucipir Tau-PET作为阿尔茨海默病脑代谢的替代标志物 背景介绍 阿尔茨海默病（Alzheimer’s Disease, AD）是一种常见的神经退行性疾病，其主要病理特征包括β-淀粉样蛋白（Aβ）的细胞外沉积、病理性tau蛋白的细胞内积累以及神经退行性变。这些病理变化在临床症状出现前10到20年就已经开始积累。正电子发射断层扫描（PET）成像技术能够在活体中评估这些蛋白质沉积和神经元损伤，因此在AD的早期诊断中起着至关重要的作用。18F-氟脱氧葡萄糖（18F-FDG）PET是研究神经退行性变的成熟技术，通过检测葡萄糖代谢的变化来识别AD、额颞叶痴呆（FTD）和路易体痴呆（DLB）等疾病的特定代谢模式。 近年来，双相淀粉样蛋白PET（dual-phase amy...

基于fNIRS的触觉反馈在脑卒中患者手部康复中的神经功能研究 学术背景 脑卒中是一种常见的神经系统疾病，其导致的功能性损害对患者的日常生活和生活质量产生深远影响。在众多受损功能中，手部功能障碍尤其显著，其表现为肌肉力量的下降以及手指动作的控制受到严重限制。这些问题不仅限制了患者执行基本生活技能的能力，还显著减少了社会参与并降低了整体生活质量。传统的运动功能康复训练虽然在一定程度上有助于改善运动功能，但仍有超过一半的脑卒中患者在康复后仍存在残余的手部运动障碍。 近年来，有研究表明结合触觉反馈（Tactile Feedback, TF）的运动康复方法有望成为一种有效的康复干预手段。触觉反馈通过提供实时的触觉或视觉信息，帮助患者感知和调整动作，从而提高运动训练的参与度和效果。然而，触觉反馈在脑卒中...

自动化机器人颅骨钻孔手术系统研究报告 背景介绍 大脑作为复杂生命活动的核心器官，掌控了所有心理和意识过程的核心，承担着生命活动的方方面面。进入21世纪以来，神经科学成为了增长最快、研究进展最显著的领域之一。动物模型在研究大脑和神经功能中扮演了至关重要的角色。然而，目前广泛应用的医学成像技术诸如计算机断层扫描（CT）、磁共振成像（MRI）及功能近红外光谱成像（fNIRS），虽然在观察脑组织结构和功能方面很有潜力，但其分辨率尚不足以清晰地捕捉单个神经细胞活动。因此，分辨率达到微米级别的光学显微技术，例如双光子显微镜（two-photon microscopy）、共聚焦显微镜（confocal microscopy）以及光学相干断层成像（Optical Coherence Tomography, ...

超分辨成像揭示小鼠脑内神经形态动力学的新进展：头固定清醒动物的动态观察 背景介绍 神经科学研究领域中，神经元的形态变化及其功能动态是理解大脑信息处理和网络塑性的关键。然而，尽管神经元的树突棘（dendritic spines）、轴突末端（axonal boutons）和突触结构在动物学习和行为适应中发挥着重要作用，这些结构在活体中的动态观测依然是一个重大挑战。受限于传统显微成像方法的分辨率和拍摄速度，许多关于神经元微小结构的研究只能停留在固定组织或培养细胞层面，这限制了我们了解塑性变化如何与自然行为和生理状态相关联。 近年来，超分辨显微镜（super-resolution microscopy, SRM）的引入突破了传统光学成像的衍射极限，拉近了研究神经网络超微结构与活体动态行为之间的距离。...

人类大脑成熟中的基因表达动态研究：全新的时间性大脑细胞图谱 学术背景 人类大脑的发育和成熟是神经科学中的一个重要研究领域，但至今仍存在许多未解之谜。发育中的人类大脑在出生后经历了漫长而复杂的成熟过程，这一过程受到基因表达动态变化的引导。尽管先前基于体块组织(bulk tissue)进行的大规模转录组学研究揭示了基因表达的显著变化，尤其是在胎儿后期到婴儿早期的过渡阶段，以及童年和青春期大脑结构和功能的剧烈变化，但这些研究的局限性在于未能指明细胞类型特异性的基因表达动态。因此，每种不同细胞类型在童年至成年大脑成熟过程中究竟发生了怎样的基因表达变化仍是一个未解的科学问题。 此外，全球范围内目前建立的人类大脑细胞图谱以成人为主，缺乏对儿童阶段的涵盖。而非洲作为全球基因多样性最高的地区，其加速增长的儿...

用于自然行为的多模态神经记录与干扰的开放式平台ONIX 研究背景与意义 近年来，神经科学领域在大规模神经群体记录技术和动物行为研究方面取得了显著进展。然而，这两个需求之间始终存在冲突。为了获得高质量的神经数据，许多研究采用固定头部的实验方法，这限制了动物的自然行为表现。然而，越来越多的研究表明，自然行为中的神经活动与固定实验中的表现显著不同。比如，运动行为会影响某些被认为主要用于感官处理的脑区活动，而学习策略在固定和自由活动状态下也存在明显差异。这些发现表明，要研究复杂的神经功能如社会互动、学习和认知，必须在动物自然行为背景下进行神经记录。 传统记录方法多采用笨重的设备及电缆，不仅对动物的运动造成限制，也难以实现长时间记录或大空间实验。这尤其对小型实验动物（如小鼠）是一个巨大挑战。因此，设计...

开发用于持续监测左旋多巴的工程化直接电子转移酶 背景介绍 帕金森病（Parkinson’s Disease, PD）是一种影响全球数百万人的慢性神经退行性疾病，其主要特征是黑质多巴胺能神经元的丢失以及α-突触核蛋白聚集成路易体颗粒（Lewy bodies）分布于神经元中。尽管左旋多巴（levodopa）是PD治疗的主要药物，能够有效缓解运动症状，但由于其治疗窗口非常狭窄，给药不当可能导致严重的副作用，如恶心、运动障碍或症状的反弹。这一问题加剧了对实时左旋多巴监测手段的需求。然而，当前缺乏能够实现连续左旋多巴监测的设备，主要原因在于现存技术无法做到对左旋多巴的高灵敏度和高特异性检测。 与糖尿病管理中普遍使用的连续血糖监测设备（CGM）不同，PD管理中的持续左旋多巴监测系统仍未实现。本文的作者指...