近红外脑成像:给认知神经科学另一种未来——记北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室研究员朱朝喆

正金秋十月,北京师范大学迎来了来自全国各地的心理学、认知神经科学、医学以及生物医学工程等领域的专家学者。他们共赴此地,是为了参加第二届全国近红外光谱脑功能成像学术会议。2015年是全国近红外光谱脑功能成像学术会议举办的第二年,会议成立时间虽短,却声名远播。会议发起者叫朱朝喆,作为国内近红外光谱脑成像研究的学者以及此项新技术的积极推动者,在这个新兴领域里,从填补国内外理论空白到走向应用实践,朱朝喆带领他的     

人工智能在康复医学领域中的发展应用

目前人工智能技术已在医疗诊断、手术操作、脑机接口等方面广泛渗入,由此可见,通过人工智能技术来促进医疗康复已成为一种可能,但目前国内将人工智能技术应用于康复医学领域的研究相对较少,尤其是有关的理论知识和应用研究尚缺乏针对性。通过查阅相关文献,现对人工智能技术在康复医学领域中的应用现状进行阐述,以期人工智能技术能够在康复医学领域发展的更加智能、精准和专业。     

脑成像技术的伦理问题及研究对策

近年来,神经成像特别是脑成像技术发展突飞猛进,研究获得了很大的进步,包括神经科学研究领域的拓展和神经科学技术的改进等方面,它们不但促进了科研和伦理共同体紧随神经科学研究与试验进展前沿,也深化了我们对健康与非健康的大脑的形态学与功能的理解以及对科研伦理本质的解读。然而,脑成像技术同样也带来了很多社会、伦理和法律问题,我们急需对其进行深入的伦理分析和解读,并在此基础上制定相应的研究对策。     

探索脑机交互技术加深对人脑视觉功能活动的认识--国家863计划课题“面向大规模图像分类的脑机交互技术研究”成果

2012年1月立项实施的国家863计划项目“脑机协同视听觉信息处理与交互技术”涉及脑科学、医学、信息科学等多学科交叉的前沿领域,不仅具有重大科学意义,而且在医疗和军事等领域具有重要应用前景。解放军信息工程大学信息系统工程学院闫镔副教授牵头承担的“面向大规模图像分类的脑机交互技术研究”系该项目三个课题之一,课题承担单位包括北京师范大学、中科院自动化所和河南省人民医院。课题以人脑视觉功能解读及脑机交互技术研究为核心,探索复杂的视觉场景或者抽象的图像语义所对应的大脑视觉神经活动,试图从脑功能成像信号中精确解读人看到的视觉场景。经过近四年的攻关,在视觉信息编解码方面取得了显著进展,加深了对于人脑视觉功能活动的认识,并搭建了首个视觉图像实时脑机交互检索系统。     

人脑功能连接组关联 研究（fCWAS）

现代脑成像技术为我们开启了从未有过的机遇:科学家可以在0.5秒和3毫米的时空精度上观测活体人类大脑的全脑功能活动。这再一次唤起人们全面解读长期以来的神秘话题——"心脑关联"(Brain-Mind Association:BMA)的兴趣。近20年来静息态功能磁共振成像技术迅速发展,该话题已被初步探索并在心脑关联和脑功能发育研究方面取得了一些进展。本文概要介绍这些进展和与之密切相关的人脑功能连接组研究框架,类比人类全基因组关联方法,指出人脑功能连接组关联方法是深入研究脑功能与各种心理行为特质或疾病之间关系的关键方法学框架之一,阐述其目前面临的主要困难、解决方向和思路。人类全功能连接组关联研究需要世界各国科学家的联合并大力提倡发现科学和开放式科学文化。中国目前在一些方法学研究领域获得了良好的声誉,未来研究中各科研院所(特别是中科院)应加大力度培养多学科交叉人才,为人类心脑关联研究标准的制定和最终应用做出贡献。     

“脑功能联结图谱与类脑智能研究”先导专项研究进展和展望

对大脑的认知是人类认识自然和自身的终极挑战,脑科学研究的核心是理解脑功能的结构及物质基础。中科院在2012年启动了战略性先导科技专项(B类)"脑功能联结图谱计划"(Mapping Brain Functional Connections;简称:脑联接图谱;MBFC,2012—2020),目标是对特定脑功能的神经联结通路和网络结构的解析及模拟。专项代表了脑科学研究的战略制高点,对揭示脑的工作原理、推动智能科学技术进步、增进人类身心健康等方面都具有十分重要的意义。专项设立以来,在感知觉神经环路发育和功能、视觉与本能恐惧行为的神经环路机制、情绪的神经环路编码机制、成瘾和抑郁症等脑疾病机理、意识的神经基础、基因编译技术及脑疾病的非人灵长类模型、神经元分类和功能分析技术及其应用、神经环路双色钙成像方法、神经环路结构与功能研究工具开发、深度神经网络芯片研制,以及资源库与平台建设等方面取得了一系列重要的科学发现和技术研发进展。我们将进一步按照专项十年规划,开展脑认知科学、类脑人工智能技术、脑疾病早期诊断及干预3个前沿领域的科学研究,以及相关新技术研发和脑科技资源库建设,发挥中科院在脑与认知基础研究和技术研发等领域的引领作用。     

扬一技之特长 搏科研之巅峰——记浙江大学“百人计划”研究员刘涛

正2008年留学日本,进入近红外光学脑功能成像研究领域,发表了一系列具有前瞻性的国际期刊论文,并在双人神经科学这一前沿领域占据了一席之地。2014年回国后,积极参与推动国内社会神经科学等领域的发展,与多家高水平院校、科研机构建立了深入的合作关系。2015年入选浙江大学"百人计划",将近红外光学脑功能成像技术与双人神经科学的理念引入市场营销学研究领域,以崭新的视角为市场营销学的研究注入了新的活力。     

原子核中的共振

瑞典卡罗林斯卡医学院将2003年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家保罗·劳特布尔和英国科学家彼得·曼斯菲尔德,以表彰他们在核磁共振成像技术领域的突破性成就。他们的成就是医学诊断和研究领域的重大成果。     

“跨界”医疗工程师——记深圳大学医学部生物医学工程学院副院长陈昕

正医学超声由于其价位低廉、实时成像、无损伤等优点,已经成为临床应用最广泛的影像诊断技术。医学学科的快速发展和重大疾病早期诊疗的紧迫需求,促进医学超声与材料科学、生物科学、信息科学等学科的交叉融合,不断发展新理论、新方法和新设备。目前医学超声的发展趋势主要包括:成像速度更快,分辨率更高;除了形态信息,发掘更多定量的功能信息;成像诊断—给药—治疗的诊疗一体化。     

脑功能成像以及磁共振技术研究与应用——中国科学院生物物理研究所脑与认知科学国家重点实验室／北京磁共振脑成像中心射频实验室成果展示

中国科学院生物物理研究所脑与认知科学国家重点实验室／北京磁共振脑成像中心射频实验室负责人薛蓉研究员在美国留学工作多年,有十几年从事磁共振技术研发工作的经验、,曾获得美国霍普金斯大学医学院五年全额奖学金,美国MedtronicInc医疗器械公司设立的生物医学工程领域青年研究人才奖学金。作为主要的磁共振研发人员,参与了多项美国国立卫生研究院（NIH）资助的联邦科研项目,先后在国际上发表了数十篇脑功能和结构成像的期刊文章及会议文章,并在弥散张量成像和高场磁共振成像领域取得了具有创新性及前瞻性的研究成果。     

中国科学院脑功能与脑疾病重点实验室

正中科院脑功能与脑疾病重点实验室成立于2009年12月。目的是凝聚中国科学技术大学在脑功能与脑疾病方面的研究力量,快速提升中科院在脑疾病研究领域中的影响力和国际竞争力;建成从事转化型研究的一流平台,促进脑功能和脑疾病的基础研究成果向临床应用的转化;培养一批在该领域中享有一定国际声誉的科学家,凝聚一批从事转化型     

昆明贝思特软件有限公司——记BEST2000医学影像软件在医院信息化中的开发应用

随着医学成像技术的发展，以及计算机和通讯技术与医学影像科学的相互渗透，医学影像在现代医学诊断中的作用越来越重要。昆明贝思特软件有限公司致力于高新技术与医学影像领域的发展，以新世纪较高起点和标准来研发产品。     

金纳米棒:性能、制备、修饰、生物成像技术及应用

随着生物医学的发展,对生物成像技术和成像分辨率的要求越来越高,纳米材料和技术被越来越多地应用到生物医学领域.各向异性的金纳米棒由于具有较高的电子密度、较大的吸收截面、特殊的表面等离子共振光学特性、优良的生物相容性和化学稳定性而被广泛应用于生物成像领域.本文结合本课题组在该领域的研究经验,综述了金纳米棒的制备方法、光学性能和表面修饰方法;并从金纳米棒局部等离子共振特性出发,综述了金纳米棒的暗场散射成像、双光子荧光成像、光声断层成像、光学相干断层扫描、X射线计算机断层扫描、表面增强拉曼散射成像等生物成像技术.同时阐述了金纳米棒在生物成像、医学诊断和联合治疗等领域中的应用进展.     

基于本体的高血压疾病诊断知识库

目前关于医学领域的本体理论研究日趋成熟,理论体系正在逐步完善.但是关于医学领域本体应用的研究国内外还处于不断发展阶段,国内外研究机构都在积极地研究具有推理功能和智能检索功能的智能知识库系统,但目前尚未出现可以应用的成熟产品.本文以高血压疾病为载体,将本体、知识库与高血压疾病知识结合起来,试图构建基于本体的具有智能推理功能的高血压疾病知识库,为高血压诊断专家系统建立可共享、可复用的诊断知识库系统提供参考.     

超声诊断仪的入门理论

医学超声诊断是建立在医学超声工程技术发展的基础上,由于低强度超声对人体组织不产生损伤,使超声图像诊断成为医学图像诊断的首选技术。现代医学超声诊断仪已是最新医学超声基础理论研究、大型压电材料和超声换能器研制、计算机处理、声成像技术与信息传输技术相结合的产物。本文主要对超声诊断仪的工作原理、种类、基本结构以及它的主要参数做一个概述。     

脑重大疾病的机理和诊治

脑疾病是我国乃至全球人口健康领域正面临的重大挑战。尽快部署脑疾病研究的中长期战略具有重大意义,将显著提升我国在该领域的国际竞争力,促进相关学科的发展以及新技术和新治疗途径的开发,实现脑疾病的精准医疗。脑疾病的研究正在从分子细胞机理、介观网络机制、生物标记物与分子分型、影像诊断和治疗策略研发等多个层面推进,其中介观网络研究是当前脑科学研究的新焦点,将填补分子细胞机理和宏观疾病症状之间的鸿沟。基于脑疾病的复杂性,非人灵长类动物可能是研究人类脑疾病的最优模型,我国在该领域具有明显优势;而脑疾病的早期诊断和早期干预是脑疾病治疗的关键,我国有丰富的临床资源库,亟需建立国际规范化、全国统一化的采样、处理、分析标准和共享的规则。此外,单细胞和单分子技术是微观研究的新趋势,也是精准医疗的关键技术,在解析复杂脑疾病机理方面具有重要的价值。     

永不停息的科研“追光者”——记中国科学技术大学工程科学学院研究员田超

正光作为科学研究的工具,帮助我们在认识世界的过程中发现了许多自然界的规律。20世纪以来,科学家开始将光学应用于人体疾病的诊断,为医学领域打开了新的大门,同时,在量子理论、技术革命和基因科学三大科技进步之下,生物医学光子学这一学科应运而生。生物医学光子学是涉及生物、物理、医学、光子学、材料学等多方面知识交叉融合的一个学科。自20世纪70年代起,科学家开始尝试进行人的生理过程和脑功能的无创伤监测研究,80年代     

智能时代的脑科学与类脑智能研究

以智能科技为核心技术、智能算力为生产力的智能时代再次把脑科学推向世界科学与技术前沿。脑科学是研究人、动物和机器的认知与智能的本质和规律的科学。对神经系统结构和功能联结规律进行全面解析将最终绘制成脑功能联结图谱,近10多年来神经科学研究致力于系统性地解析神经系统的神经元类型和神经结构连接,在单细胞转录组分析、神经网络结构示踪等技术推动下取得了阶段性进展。解析人类大脑这一最为复杂的信息和智能系统,会启迪类脑智能理论和类脑智能技术,即脑科学/神经科学启发的智能理论和技术。在智能时代,脑科学研究的多学科交叉研究范式促使脑机接口、类脑智能计算等类脑智能研究领域加入脑科学。脑机接口的神经解码和编码技术为绘制人脑功能神经网络图谱提供了重要的功能研究技术和方法,并且可探索在脑疾病临床诊治上的应用。类脑计算正成为脑科学研究的一种新范式,借鉴脑处理信息和学习的基本原理发展高能效、高速和智能的新型类脑计算系统,利用发展的类脑计算系统可以加速发展脑模拟和数字大脑,促进理解大脑运行机制和治疗脑疾病,发展数字脑科学和脑医学。新近出现的脉冲神经网络智能处理器为构建大规模类脑智能计算系统奠定了基础,未来类脑超级算力极可能超过人类大脑算力,影响智能科技变革和人类社会发展。     

非人灵长类模型

全球有近10亿脑疾病患者,每年约带来经济负担1万亿美元。目前,绝大部分脑疾病尚无有效治疗方法。因此,脑疾病机理研究和新药开发十分迫切。由于进化上相近,非人灵长类的脑在结构、功能活动等多方面与人类高度相似。因此,相对于其他实验动物,非人灵长类具有解决人类问题,特别是脑相关问题的独特优势。它们除了是研究人类正常脑高级功能的关键实验动物外,还是最好的研究脑疾病机理和治疗方法的模型动物。中国不但有丰富的非人灵长类资源,而且在猕猴建模方面有很好的积累,尤其在转基因疾病猕猴模型创建方面,目前处于世界领先的地位。文章分析了脑疾病领域的国家战略需求,总结了国内外非人灵长类的应用情况,以及国内非人灵长类模型现状。在此基础上,对我国非人灵长类模型领域下一步发展的重点提出了建议。     

生物技术对未来军队建设的影响

现代生物技术是近20年发展起来的一项新技术,美国国防部将其解释为“使用生物体或它的一部分制造或修改生物产品,改造植物,研究专用微生物等”。这项技术对未来军队建设的影响主要在医学和非医学领域两个大的方面。在医学领域,已经(或即将)生产出与军事医学有关的药物和快速诊断方法及野战急救技术等。在非医学领域,生物技术可为未来现代化军队高精度武器装备的生产提供崭新的材料和技术,并能在武器装备性能的改善,后勤