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从基因演化到细胞类型演化的理论思考初探

遗传 2024年

作者：张力李川昀北京脑科学与类脑研究所北京大学

在生命演化过程中，突变随机产生并被选择固定。同时物种逐步形成，产生各种生命形式。在传统演化理论体系中，突变被默认为遗传突变，体细胞突变仅在肿瘤、免疫和衰老等特定场景使用。选择在生命系统的多个层面发挥作用，包括基因、细... 详细信息

在生命演化过程中，突变随机产生并被选择固定。同时物种逐步形成，产生各种生命形式。在传统演化理论体系中，突变被默认为遗传突变，体细胞突变仅在肿瘤、免疫和衰老等特定场景使用。选择在生命系统的多个层面发挥作用，包括基因、细胞、组织器官、个体、群体、物种，乃至生态系统。现代生命科学主流研究观点将遗传突变表述为基因型，将细胞类型及其他层面特征表述为表型，并发现表型由基因型和环境因素共同决定。目前，尚不清楚基因型和环境因素在细胞层面的作用机制，以及新细胞类型的产生和固定机制。本文从基因演化研究出发，依托现有演化理论体系，初步论述了细胞类型演化的理论定位和潜在的研究方向。

关键词：随机突变自然选择基因演化细胞类型演化

跨细胞转运穿透血脑屏障的纳米给药系统的研究进展

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中华神经外科杂志 2024年第4期40卷 420-424页

作者：蒲婷婷王磊王引言首都医科大学附属北京天坛医院神经外科学中心北京100070 北京脑科学与类脑研究所北京102206

由于血脑屏障的存在,让传统药物分子难以进入脑内,其是药物治疗脑肿瘤的最大障碍。如何安全、有效地跨越血脑屏障实现靶向脑肿瘤给药,一直以来是一个具有挑战性的研究难题随着近年来对纳米给药技术的研究逐渐增多,纳米给药系统在跨越血... 详细信息

由于血脑屏障的存在,让传统药物分子难以进入脑内,其是药物治疗脑肿瘤的最大障碍。如何安全、有效地跨越血脑屏障实现靶向脑肿瘤给药,一直以来是一个具有挑战性的研究难题随着近年来对纳米给药技术的研究逐渐增多,纳米给药系统在跨越血脑屏障和靶向脑肿瘤方面表现出巨大的潜力,各种纳米载体可以被设计成不同的尺寸、形状和进行表面官能团修饰,从而提升穿透血脑屏障和将药物靶向递送至脑肿瘤的能力。本文主要综述了克服血脑屏障策略中的跨细胞转运途径及部分可经该途径跨越血脑屏障的纳米载体,并阐述了其对血脑屏障的作用机制以及影响药物递送效果的因素。

关键词：药物递送血脑屏障纳米给药系统脑肿瘤跨细胞转运纳米载体药物分子表面官能团

基于脑电的快速序列视觉呈现脑-机接口系统研究进展综述

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电子与信息学报 2024年第2期46卷 443-455页

作者：魏玮邱爽李叙锦毛嘉宇王妍紫何晖光中国科学院自动化研究所多模态人工智能系统全国重点实验室脑图谱与类脑智能实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

脑-机接口(BCI)系统建立大脑与外部设备之间的直接交流通路,结合快速序列视觉呈现(RSVP)范式能够实现利用人类视觉系统进行高流通量图像目标检索。近些年来,RSVP-BCI系统在范式编码、脑电(EEG)解码和系统应用方面的研究取得了长足的进... 详细信息

脑-机接口(BCI)系统建立大脑与外部设备之间的直接交流通路,结合快速序列视觉呈现(RSVP)范式能够实现利用人类视觉系统进行高流通量图像目标检索。近些年来,RSVP-BCI系统在范式编码、脑电(EEG)解码和系统应用方面的研究取得了长足的进步。对范式编码的研究揭示不同范式参数对系统性能的影响,促进提升系统性能;脑电解码的研究在提升算法分类性能的同时推动少训练、零训练样本、多模态等场景下的应用;对RSVP-BCI系统应用的研究实现推动系统走向实际应用并拓宽了应用领域。同时,系统仍面临着迈向实际时可应用领域范围窄、脑电跨域解码难题以及计算机视觉飞速进步带来的挑战。该文对RSVP-BCI近年来的相关研究进展进行了回顾与总结,并对未来的发展方向进行了展望。

关键词：脑-机接口快速序列视觉呈现脑电

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有源降噪通路辨识的人因参数几何模型

声学学报 2024年第2期49卷 226-237页

作者：王少博胥健高艳李冲林秦豪高大张劲靳伯骜之江实验室类人感知研究中心杭州311121 中国科学院声学研究所北京100190

研究了一种基于人因参数几何模型的声学通路辨识策略,可用于有源降噪技术中的通路辨识环节,以降低因人体姿态改变而导致的降噪性能退化。该策略利用深度相机输出的点云数据提取人因参数并构建几何模型,通过仿真和人工神经网络预测声学... 详细信息

研究了一种基于人因参数几何模型的声学通路辨识策略,可用于有源降噪技术中的通路辨识环节,以降低因人体姿态改变而导致的降噪性能退化。该策略利用深度相机输出的点云数据提取人因参数并构建几何模型,通过仿真和人工神经网络预测声学通路的传递函数矩阵。结果表明,人因参数几何模型的降噪性能与点云模型接近,适用于参数化扫描仿真。进一步通过实验验证了仿真的准确性以及所提策略的可行性。实验结果还表明,人体姿态改变会导致声学通路传递函数发生复杂且显著的变化,说明实际应用应考虑人体姿态改变所带来的影响。

关键词：有源降噪人因学传递函数矩阵信号通路辨识

融合注意力的滤波器组双视图图卷积运动想象脑电分类

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浙江大学学报（工学版） 2024年第7期58卷 1326-1335,1356页

作者：吴书晗王丹陈远方贾子钰张越棋许萌北京工业大学信息学部北京100124 北京机械设备研究所北京100854 中国科学院自动化研究所脑网络组研究中心北京100190

在运动想象任务中,传统卷积神经网络难以准确表达大脑多区域协同神经活动;图卷积网络(GCN)能够在图数据中考虑节点(脑区)间的连接和关系,适于表示不同脑区的协同任务,为此提出融合注意力的滤波器组双视图GCN(AFB-DVGCN).由滤波器组构建... 详细信息

在运动想象任务中,传统卷积神经网络难以准确表达大脑多区域协同神经活动;图卷积网络(GCN)能够在图数据中考虑节点(脑区)间的连接和关系,适于表示不同脑区的协同任务,为此提出融合注意力的滤波器组双视图GCN(AFB-DVGCN).由滤波器组构建双分支网络,提取不同频段的时域和空域信息;采用双视图图卷积空间特征提取方法实现信息互补;利用有效通道注意力机制增强特征和捕捉不同特征图的交互信息,以提高分类准确率.在公开数据集BCI Competition Ⅳ-2a和OpenBMI上的验证结果表明,AFB-DVGCN的分类性能良好,其分类准确率显著高于对比网络的分类准确率.

关键词：脑机接口运动想象深度学习图卷积网络注意力机制

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社会信息加工对瞳孔大小的调节及其机制

生物化学与生物物理进展 2024年第4期51卷 858-872页

作者：葛乙平李硕王莉蒋毅中国科学院心理研究所脑与认知科学国家重点实验室脑科学与智能技术卓越创新中心北京100101 中国科学院大学心理学系北京100049

瞳孔大小作为反映个体心理状态的窗口在社会互动中担任着重要的角色。除了非社会性信息(如刺激物理属性等因素)加工被发现影响瞳孔大小变化之外,越来越多的文献指出,瞳孔大小与个体社会信息加工之间也存在密切关系。基于此,本文系统综... 详细信息

瞳孔大小作为反映个体心理状态的窗口在社会互动中担任着重要的角色。除了非社会性信息(如刺激物理属性等因素)加工被发现影响瞳孔大小变化之外,越来越多的文献指出,瞳孔大小与个体社会信息加工之间也存在密切关系。基于此,本文系统综述了社会性刺激(如面孔和生物运动)本身以及社会性刺激含有的情绪信息对于瞳孔大小的影响,总结出瞳孔大小变化不仅可以反映个体对社会信息的感知,同样可以体现个体对更为复杂的社会互动情境的加工。这种社会性信息加工相关的瞳孔大小变化主要涉及个体的情绪唤醒和社会性注意过程。此外,对于自闭症谱系患者这一在社会互动中存在障碍的特殊群体,有关研究发现其对社会性刺激存在异常的瞳孔反应模式。这一特异性为进一步采用瞳孔指标对自闭症进行早期诊断提供了支持,具有重要的理论和实践意义。

关键词：瞳孔大小社会信息加工社会性刺激情绪自闭症

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再灌注治疗的神经影像学评估

中国卒中杂志 2024年第4期19卷 459-467页

作者：郝曼均王利圆熊云云首都医科大学附属北京天坛医院神经病学中心北京100070 国家神经系统疾病临床医学研究中心北京脑科学与类脑研究所

目前,以缺血半暗带为靶点的再灌注治疗是急性缺血性卒中的首选治疗措施。缺血半暗带的神经影像学评估方法不断更新,为组织窗指导再灌注治疗提供了更多依据。本文对缺血半暗带理论50年来的重要进展进行梳理,重点综述了现有的缺血半暗带... 详细信息

目前,以缺血半暗带为靶点的再灌注治疗是急性缺血性卒中的首选治疗措施。缺血半暗带的神经影像学评估方法不断更新,为组织窗指导再灌注治疗提供了更多依据。本文对缺血半暗带理论50年来的重要进展进行梳理,重点综述了现有的缺血半暗带神经影像学评估方法(如目前被广泛使用的缺血低灌注-梗死核心或临床症状-梗死核心错配、新兴的多时相CTA及ASL等),并对目前市场上5款主流影像自动后处理软件进行对比,以期为临床再灌注诊疗工作提供参考。

关键词：急性缺血性卒中再灌注治疗神经影像学缺血半暗带

北京市农林科学院玉米研究所:围绕解决“三农”问题积极开展科技帮扶

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中国农村科技 2024年第5期 45-47页

作者：蔡万涛北京市农林科学院玉米研究所

科技特派员制度发端于实践、首创于福建,是习近平总书记亲自倡导、亲自部署、亲自推动发展的农村工作机制创新。这项制度契合了中国推动乡村振兴发展的需求,真心实意为人民群众谋利益,成为科技强农、人才兴农的强大动力,得到了广大农民... 详细信息

科技特派员制度发端于实践、首创于福建,是习近平总书记亲自倡导、亲自部署、亲自推动发展的农村工作机制创新。这项制度契合了中国推动乡村振兴发展的需求,真心实意为人民群众谋利益,成为科技强农、人才兴农的强大动力,得到了广大农民群众的普遍欢迎。习近平总书记强调:“要深入推进科技特派员制度,让广大科技特派员把论文写在田野大地上。”

关键词：乡村振兴科技特派员制度科技帮扶玉米研究所工作机制创新制度契合三农科技强农

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基于双光斑的深度学习波前复原及校正

中国激光 2024年第13期51卷 24-33页

作者：许元斋唐秋艳王小军郭亚丁张林魏花彭钦军吕品中国科学院理化技术研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 中国科学院软件研究所北京100191 中国科学院自动化研究所北京100190

探索了深度学习算法求解光强反演波前的非线性映射,实现了基于深度学习的波前探测(DLWFS)在自适应光学波前校正中的应用。采用聚焦和离焦双光斑反演波前,既简化了探测器结构,又减小了探测器体积。由于光强反演波前的过程在物理上不存在... 详细信息

探索了深度学习算法求解光强反演波前的非线性映射,实现了基于深度学习的波前探测(DLWFS)在自适应光学波前校正中的应用。采用聚焦和离焦双光斑反演波前,既简化了探测器结构,又减小了探测器体积。由于光强反演波前的过程在物理上不存在显式解,因此可以利用深度学习模型cGAN,通过类似图像处理的方式,建立光强-相位的非线性映射,将光斑的强度分布反演为波前分布,最终使波前校正系统配备较为紧凑的波前探测器。训练数据集通过物理衍射仿真获得,模型在测试集上的波前复原的最小残差RMS<0.3μm。在实验中,DLWFS与参考哈特曼波前探测器波前的残差RMS在0.0965~0.1531μm之间。在自适应光学波前校正实验中,将DLWFS作为自适应光学闭环校正过程中的波前探测器,验证了DLWFS的实用效果,光束质量因子从10.83校正至3.61。此外,还讨论了DLWFS的参数敏感性。

关键词：自适应光学波前复原深度学习光束质量