欢迎来到当今快节奏环境下的研究与战略服务部门。.
神经科学的发现日新月异，令人兴奋不已。从实验室培育的微型大脑，到人工智能揭示人类大脑进化的奥秘，让我们一起来欣赏2021年最令人惊叹的7项突破。.
加州大学旧金山分校的一个研究团队成功开发出一种利用 深部脑刺激 （DBS）进行自适应治疗的方法，该方法仅在抑郁症状出现时才进行治疗。深部脑刺激是指在大脑中植入电极，通过输送电流来改变大脑活动。
以往利用脑深部刺激（DBS）治疗抑郁症的研究效果有限，因为当时的装置只能对大脑的特定区域进行持续的电刺激。然而，抑郁症会影响大脑的多个区域，而且抑郁症的神经特征也会出现难以预测的波动。.
为了研制出类似大脑起搏器的装置，科学家们破译了一种新的神经生物标志物。这种特定的脑活动模式能够有效预测症状的出现。基于此，研究团队定制了一种新型的脑深部刺激（DBS）技术，该技术仅在识别到这种模式时才会激活。.
这种按需自动疗法令人印象深刻，因为它的功能反应是针对患者大脑和导致疾病的神经回路量身定制的。在首次试验中，这种定制的DBS方法应用于一名患有严重抑郁症的患者，并取得了巨大成功。患者的症状几乎立即得到缓解，并且长期保持良好状态。.
在新冠疫情时代，焦虑和心理健康问题日益普遍，这种方法可能为数亿人提供一种宝贵的非药物疗法。.
与光波类似，人类只能感知到周围传播的相对较小的声波频谱。通常，我们只能接收到20赫兹到20000赫兹之间的频率，超出这个范围的声波被认为是超声波。蝙蝠等动物的活动频率就在这个范围内，超声波医学扫描也正是利用这个频率范围。.
阿尔托大学的科学家们率先研发出一种利用尖端技术的新方法，并由此研制出一种设备，使 人类拥有堪比蝙蝠的听力。这不仅包括能够听到远超20000赫兹的频率，还能分辨声源的方向和距离。例如，对于生物学家来说，这项技术使他们能够追踪飞行中行踪隐秘的蝙蝠，并确定它们的位置。
它的工作原理是通过球形麦克风阵列记录超声波，该阵列可以检测超声波，并利用计算机将音调转换为可听频率。然后，它会将转换后的声波实时通过耳机播放出来。能够感知通常听不到的声音具有重要的工业应用价值，例如，可以听到并定位原本无声的气体泄漏。.
尽管神经科学是一个相对年轻且发展迅速的科学领域，但人工智能（AI）则更新、发展更快。 麻省理工学院的研究人员已经揭示了。
利用机器学习技术，他们发现人工神经网络只需几分钟就能自学嗅觉，实际上模拟了哺乳动物大脑中的嗅觉回路。这一发现意义非凡，因为所使用的算法完全不了解嗅觉在生物进化过程中所经历的数百万年历程。.
然而令人惊讶的是，人工神经网络如此精确地复制了嗅觉的生物活动，以至于揭示出大脑的嗅觉网络在数学上针对其功能进行了优化。.
这种通过独立机器学习精确模拟大脑回路自然结构的能力，或许预示着一个新时代的到来，人工智能将为我们揭示生物进化的内在奥秘。嗅觉是2021年的起点，但谁又能预知它最终会走向何方呢……
加州大学旧金山分校的研究人员为瘫痪患者开发了 一种新型的言语神经假体， 这种假体可以帮助他们恢复说话能力。该方法已成功应用于一名脑干严重受损、导致全身瘫痪的患者身上。
令人惊奇的是，它的工作原理是通过检测控制声带的与言语相关的大脑信号。当我们说话时，声带需要复杂的运动指令才能发出我们在对话中使用的各种声音。即使无法移动，这些信号仍然可以从大脑发出。.
科学家利用癫痫患者的脑电活动记录，开发出一种实时解码发声肌肉指令并将其转化为词语的方法。通过这些神经模式，他们能够可靠地识别出患者在思考时发出的50个常用词语。.
患者只需佩戴高密度电极阵列来捕捉和记录神经活动，该阵列记录来自言语运动皮层的信号。这使得每分钟最多可以翻译18个单词，准确率达到93%。对患者而言，优势在于他只需表现得像真的在说话一样，就能用这50个词汇表达数百个不同的句子。.
尽管这项突破似乎仅限于瘫痪患者，但我们每晚做梦时都会经历一次瘫痪（除非我们梦游）。如果这项技术发展到一定程度，例如，它或许能够帮助我们在睡眠中翻译自己的想法！
微型大脑，技术上称为“脑类器官”，可由 诱导多能干细胞。这些干细胞可取自人体的皮肤或血液，并具有分化成任何类型细胞的潜力。其优势在于，通常难以获取的细胞结构，原则上可以被培养和分离出来用于研究。这对于大脑研究尤为重要，然而，以往的微型大脑功能结构有限。
今年， 加州大学洛杉矶分校的科学家们取得了突破性进展，他们通过培育类器官聚集体，构建出复杂的三维脑结构，极大地提升了脑结构的复杂性。研究人员从雷特综合征（一种伴有癫痫发作的疾病）患者身上提取干细胞，并成功培育出功能活动与人脑部分区域相似的微型大脑。这意味着他们能够安全有效地观察到类似于癫痫发作的电活动模式。
这项研究首次表明，大脑功能的某些方面可以在实验室中被分离出来，并细化到单个活细胞的层面进行研究。其关键优势在于，这些微型大脑可以被培养，从而模拟正常和病变大脑的某些功能，并可用于测试药物和疗法，且对人类或动物无害。.
人脑的规模非常庞大，因此在可研究的大脑结构的复杂性方面仍然存在明显的局限性，但显然，这个新兴的神经科学领域具有科幻般的潜力。.
近几十年来，随着计算能力的指数级增长，微芯片的尺寸每年都在不断缩小。 布朗大学专注于技术的神经科学家们 如今开发出一种无线计算机，其体积之小，肉眼几乎无法察觉。这种被命名为“神经颗粒”（neurograins）的装置——因为它们的大小与一粒盐差不多——旨在追踪和监测大脑活动。
这些超微型计算机能够记录附近神经元的电活动，并以无线方式传输数据。其目标是开发一种新型脑机接口（BCI）系统，该系统利用微型传感器网络协同追踪大脑活动的关键特征，并将信息发送到附近的中央控制器。.
在一项概念验证实验中，研究人员部署了一个网络，成功记录了啮齿动物的神经活动，其精度远超以往任何技术。这种以前所未有的细节记录脑信号的方法仍处于早期阶段，但这项技术突破有望在无需任何体力劳动的情况下，将脑电波转化为有用的现实世界行为。.
今年，一种新型 微电极阵列 被用于通过视觉假体创造一种人工视觉。犹他大学约翰·A·莫兰眼科中心的科学家们 制造了这种装置 ，用于记录和刺激视觉皮层内的神经元活动。
该装置植入眼内，通过内置小型摄像头的眼镜接收视觉信息，数据由专用软件进行处理。随后，该装置激活视网膜神经元，产生光幻觉，如同接收到光点一般。进而，大脑能够感知线条和形状的基本图像。.
该方法已在一名完全失明的患者身上进行了试验，结果表明其有效，且手术或神经刺激均未引起任何并发症。在首次试验中，仅使用了单个阵列。然而，下一步的目标是使用7到10个阵列，以提供更清晰的图像，从而使盲人能够真正地通过视觉感知世界。.
西北大学的研究人员利用一类新型的“舞蹈分子”修复严重脊髓损伤的组织，并 成功逆转了瘫痪症状。这种分子的“舞蹈”之处在于，通过操控其运动，使其能够灵活地进入通常难以到达的细胞受体，从而激活受体，启动神经组织的修复过程。
这些看似神奇的分子通过引发级联信号发挥作用，触发轴突再生，并通过促进多种新细胞类型的生成来帮助神经元在损伤后存活。这反过来又支持受损血管的再生，而血管的再生对于细胞修复至关重要。.
在小鼠身上进行的试验表明，只需单次注射这种分子疗法，瘫痪的小鼠就能在不到四周的时间内恢复行走能力。更令人欣喜的是，12周后（远在康复完成后），这些物质会生物降解为细胞所需的营养物质，且没有任何副作用，最终自然地从体内清除。.
几十年来，心理物理学家一直利用虚拟现实（VR）技术来研究我们如何感知感觉信息。今年，瑞士最古老的大学——巴塞尔大学的研究人员开发了 一款虚拟现实应用程序，用于治疗恐高症。
这款名为 Easyheights的智能手机兼容软件利用真实场景的 360° 全景图像提供暴露疗法。用户佩戴 VR 头显后，站在一个初始高度为 1 米的平台上，平台高度会随着用户逐渐适应每个高度而逐步升高。其原理是在不增加恐惧感的前提下，逐步增加用户对高度的感官刺激。
一项临床试验证实了这种沉浸式疗法的有效性，能够显著降低患者在真实情境下的恐高症症状。患者只需在家进行四个小时的训练即可获益。这项发现表明，将神经科学知识与现代科技相结合，能够以便捷有效的方式显著改善人们的生活质量。.
欢迎来到当今快节奏环境下的研究与战略服务部门。.
本文以证据为基础，探讨填字游戏和数独等活动是否能有效改善大脑健康，阐明这些活动支持哪些方面，不支持哪些方面，以及为什么人们常常误解这些活动的好处。.
NeuroTracker 是研究最广泛的认知训练系统之一，被全球精英运动员、军人和人体机能训练领域广泛应用。该系统基于20年的神经科学研究成果。.
.png)