繪製嬰兒大腦地圖,為科技醫療提供研究進路

2020-11-30 澎湃新聞

繪製嬰兒大腦地圖，為科技醫療提供研究進路

2020-11-28 17:51 來源：澎湃新聞·澎湃號·湃客

文/陳根

不論是腦機接口，還是人工智慧，歸根結底，都離不開腦科學的支撐。事實上，腦機接口和人工智慧始於腦科學，也受腦科學發展的局限。因此，對於人腦的研究顯得至關重要。

近日，英國科學家和工程師團隊展示了一種對嬰幼兒大腦進行成像的新技術。這一突破希望能讓研究人員在不需要昂貴的核磁共振成像機的情況下，有新的方法來研究自然環境中的嬰兒大腦活動。

用傳統的神經影像學方法研究清醒嬰兒的大腦皮質功能是一項極具挑戰性的工作。這是因為，嬰兒通常非常活躍，由於他們一直移動，且很容易分心，而使用核磁共振成像這樣的技術，受試者必須完全保持靜止，這對清醒的嬰兒來說幾乎是不可能的。

為了應對這一挑戰，功能性近紅外光譜（fNIRS）在發育神經科學中越來越普遍，但其在解析度、空間特異性和工效學等方面都有很大的局限性。此外，與典型的fNIRS方法相比，高密度近紅外光源和探測器陣列在空間解析度和特異性方面有了顯著提高。

然而，大多數現有的fNIRS設備只允許獲得約20-100個稀疏分布的fNIRS信道，增加光電二極體的數量帶來了重大的機械挑戰，尤其是對於嬰兒應用。

而在此次研究中，新一代可穿戴、模塊化、高密度漫反射光學層析成像（HD-DOT）技術則克服了傳統的、基於光纖和低密度fNIRS測量的局限性。在這項新技術發展的推動下，研究人員利用可穿戴HD-DOT進行了第一項嬰兒大腦研究。

其中，可穿戴HD-DOT系統被稱為LUMO，測試的原型來自UCL的衍生公司Gowerlabs。帽上的每個六邊形包含三個LED光源和四個傳感器。近紅外光用於檢測大腦氧合的變化。這些氧合變化顯示了大腦中正忙於處理信息的區域，這意味著研究小組第一次能夠在核磁共振掃描儀之外創建嬰兒大腦活動的高質量三維圖像。

通過這些變化，研究人員可以有效地繪製出大腦哪些部位正在積極工作的實時地圖。這也為各個領域的研究人員更多地了解健康嬰兒大腦的發育情況提供了技術途徑，不僅是人工智慧的腦科學研究，更對關於腦類疾病建立疾病診斷、監測和最終治療提供了新的方法。

這項新研究發表在《NeuroImage》雜誌上。

 

關鍵詞 >> 腦科學,科技,可穿戴

特別聲明

本文為澎湃號作者或機構在澎湃新聞上傳並發布，僅代表該作者或機構觀點，不代表澎湃新聞的觀點或立場，澎湃新聞僅提供信息發布平臺。申請澎湃號請用電腦訪問http://renzheng.thepaper.cn。

相關推薦

評論（）

相關焦點

  • 全新HD-DOT成像技術為研究嬰兒大腦活動提供了新方法
    英國科學家和工程師團隊展示了一種對嬰幼兒大腦進行成像的新技術。這一突破希望能讓研究人員在不需要昂貴的核磁共振成像機的情況下，有新的方法來研究自然環境中的嬰兒大腦活動。「關於大腦如何發育，我們還有很多不了解的地方，其中很大一部分問題是，用傳統掃描儀研究嬰兒大腦真的很困難，」來自倫敦大學學院的項目負責人Rob Cooper解釋道。
  • 科學家為果蠅幼蟲大腦繪製「地圖」
    由來自多個國家的科學家組成的國際研究團隊發布了一項重要研究成果，他們成功為果蠅幼蟲的大腦繪製了神經元連接「地圖」。這個成果向著解析所有動物大腦的終極目標又邁出了一步。
  • 匯創新 | 「中國人腦圖譜研究科創平臺」在滬發布,描繪大腦「地圖」
    匯創新 | 「中國人腦圖譜研究科創平臺」在滬發布，描繪大腦「地圖」 2020-09-09 17:34 來源：澎湃新聞·澎湃號·政務
  • 「中國人腦圖譜研究科創平臺」在滬發布 為科學家描繪探索大腦「地圖」
    作為開展腦科學研究的基礎與根基，中國科學家與本土頂尖企業攜手探索「腦圖譜」進入全新階段。9月6日，張江實驗室腦與智能科技研究院與上海聯影醫療科技有限公司聯合發布了「中國人腦圖譜研究科創平臺」。　　這一平臺將為科學家繪製腦圖譜，以及建設中國人腦圖譜圖像大資料庫提供關鍵技術支撐並奠定平臺基礎，對推動腦科學研究發展具有長遠影響。
  • 科學家繪製大腦詞語含義地圖
    一項研究描繪出了敘事性的語言含義在人類大腦中如何分布的詳細地圖。這項研究或有助於深入了解語言的神經生物學基礎。
  • 科學家研發HD-DOT成像技術,研究嬰兒大腦活動
    打開APP 科學家研發HD-DOT成像技術，研究嬰兒大腦活動 cnBeta.COM 發表於 2020-11-25 15:10:56
  • 新X射線顯微鏡技術助力大腦地圖精確繪製
    神經科學的重大任務之一是繪製精確的大腦地圖，包括所有的神經元以及它們之間的連接。大腦地圖（神經連接體）可協助研究人員闡明細胞集合是如何協同產生思想、記憶、行為以及其他功能的。這也許能加速神經迴路及大腦的繪製工作進程。此外，結合人工智慧驅動的圖像分析，研究人員還重建了密集的3D神經迴路，對神經元進行了全面分類，並在果蠅中追蹤到了從肌肉到中樞神經系統的單個神經元。
  • 科學家繪製最精確大腦"地圖" 一側被分為180個區
    原標題：科學家繪製最精確大腦「地圖」 一側被分為180個區央廣網北京7月24日消息 據中國之聲《全球華語廣播網》報導，網羅天下趣事，共享奇聞異趣。一份精確的大腦「地圖」美國華盛頓大學的研究小組在近日出版的英國科學雜誌《自然》上宣布，使用圖像診斷設備詳細調查大腦情況後，繪製出了按照結構和功能劃分的大腦「地圖」。這是歐巴馬政府推進的人腦功能探索計劃的其中一項。這一成果將成為大腦研究的基礎，有望為人類衰老及腦部疾病研究做出貢獻。
  • 用於SciLifeLab提供醫療研究的微陣列技術
    打開APP 用於SciLifeLab提供醫療研究的微陣列技術 攜手健康網 發表於 2019-12-02 09:45:39 （文章來源：攜手健康網） 總部位於蘇格蘭的微陣列儀器公司Arrayjet已獲得25萬英鎊的合同，向瑞典SciLifeLab(瑞典國家分子生物科學中心)提供微陣列技術，以提供用於繪製人類蛋白質圖譜的進一步分析信息。
  • 腦神經科學家繪製出迄今為止最詳細的大腦區域地圖
    新增會議服務和用戶服務兩大功能，為粉絲提供IEEE會議查詢，熱門會議、舉辦會議，同行查找等功能，歡迎試用
  • 科學家繪製最精確大腦「地圖」:一側分為180個區(圖)
    原標題：科學家繪製最精確大腦「地圖」 一側被分為180個區央廣網北京7月24日消息 據中國之聲《全球華語廣播網》報導，網羅天下趣事，共享奇聞異趣。【一份精確的大腦「地圖」】美國華盛頓大學的研究小組在近日出版的英國科學雜誌《自然》上宣布，使用圖像診斷設備詳細調查大腦情況後，繪製出了按照結構和功能劃分的大腦
  • 中國人腦圖譜研究科創平臺發布，將描繪一幅探索大腦的「地圖」
    9月6日，張江實驗室腦與智能科技研究院與上海聯影醫療科技有限公司聯合發布了「中國人腦圖譜研究科創平臺」。這一平臺將為科學家繪製腦圖譜，以及建設中國人腦圖譜圖像大資料庫提供關鍵技術支撐並奠定平臺基礎，對推動腦科學研究發展具有長遠影響。
  • 美國醫學家繪製"3D人類腦部地圖" 潛力不可估量
    當然，大腦之所以可以勝任如此重要的工作與它複雜的內部結構密不可分，每一根神經纖維都有著自己的價值。隨著人類歷史的發展和積澱，醫學專家們對人體各個器官的基本情況了如指掌，只有大腦的研究工作一直是一個久攻不破的難題。然而現在這一難題已經得到了很大程度上的解決，就在昨日（4月2日），一位美國醫學家繪製出了一套完整的「3D人類腦部地圖」，有了這張地圖，人類對大腦的認知程度會上升至一個全新的水平。
  • 科學家繪製高精度人類大腦圖譜 可為腦部手術"導航"
    參考消息網7月22日報導 西媒稱，德國神經學家科比尼安·布洛德曼上世紀初繪製出了第一份人類大腦皮層圖。大腦的這個外層看上去就像一張皺巴巴的紙，卻是調節軀體運動的最高級中樞。布洛德曼盲目地探索著複雜的大腦世界，就像開闢新大陸一樣。
  • 新X射線顯微鏡技術，幫助精確繪製大腦「地圖」
    圖片來自pixabay.com神經科學的重大任務之一是繪製精確的大腦地圖，包括所有的神經元以及它們之間的連接大腦地圖（神經連接體）可協助研究人員闡明細胞集合是如何協同產生思想、記憶、行為以及其他功能的。
  • 高解析度完整小鼠大腦三維地圖集發布
    他們繪製了複雜「地形」，包括高峰、山谷和邊界，但實物只有半英寸長，重量還不及一粒軟心豆粒糖：實驗室老鼠的大腦。　　在5月7日發表於《細胞》上的一篇論文中，美國艾倫腦科學研究所科學家描述了這一製圖壯舉——艾倫小鼠大腦通用坐標框架第三版（CCFv3），一個完整的、高解析度的小鼠大腦三維地圖集。研究人員表示，該框架將成為神經科學領域的一個參考。
  • 大腦地圖公布97個最新功能區
    這次 Nature 刊登的這項研究算是給 fMRI 正了一回名吧，因為這次如此詳細的大腦區域功能地圖主要就是靠著 fMRI 做出來的，比如如下圖這樣：（可以藉此來獲得皮質架構的信息），來分析大腦不同部分的微觀結構的架構、連通性、功能和地形圖，最終把每個大腦半球都劃分為 180 個獨特的大腦皮質區域，其中有 97 個之前從未有人鑑別出來。
  • 給大腦迅速繪製高清地圖,深圳先進院參與完成世界首幅猴腦全腦圖譜
    這些作品不是出自哪位藝術家之手，而是大腦的成像圖。科學家們利用磁共振、冷凍電鏡等技術，將這一經自然界億萬年進化的手筆還原，比藝術作品更多了一絲神秘。其中，由深圳先進院腦信息中心參與完成的「猴腦全腦圖譜」，為目前世界上公開的第一幅。
  • 中國科學家將繪製最精細的人腦三維「地圖」
    為揭開大腦的奧秘，中國科學家計劃為人腦中錯綜複雜的神經元和血管繪製出最精細的三維「地圖」。這項浩大工程猶如給一座由近千億棵樹木組成的巨大森林拍出三維照片，既要看全整座森林，又要看清每一棵樹上的每一根細枝和每一片樹葉。領導這項研究的海南大學校長、華中科技大學蘇州腦空間信息研究院首席科學家駱清銘說：「人類缺乏大腦的觀測手段，尚無法『既見樹木又見森林』。
  • 古人是怎樣繪製地圖的?拉著「機器人」全國跑,繪製方法了不起
    歷史九點半/文古人沒有衛星，是怎樣繪製地圖的？相信很多人都有這樣的疑問。大家都知道繪製一幅地圖，需要知道疆域的大致輪廓線，內部的山川河流走向，山脈的等高線，以及兩地之間的距離等。這些在我們現代的科學技術下是很容易做到的，但對古人來說，沒有現代科技設備輔助，辦到是非常不容易的。《山海經》作為一部先秦時期的百科全書，上面就記載了大量的山川河流以及距離，兩座山相隔多少裡，都有大致記載，雖然很多人覺得《山海經》摻雜著神話傳說不可信，但其中關於地理方面的敘述，還是可信的。