AI全脑神经元分析

人类大脑是最复杂的器官之一,它控制着思维、情感、行为和生理功能。然而,要真正理解大脑的工作原理,研究人员需要能够精确绘制神经元的分布、连接和活动模式。近年来,光片荧光显微镜(light-sheet fluorescence microscopy, LSFM)技术的兴起,使得研究人员可以在整个大脑范围内,以单细胞分辨率观察神经元的形态和活动。这项技术极大地推动了神经科学的发展,但同时也带来了一个巨大的挑战——如何处理和分析这些包含数万亿体素(teravoxel-scale)的超大规模数据?
1月27日Nature Methods的研究报道“A deep learning pipeline for three-dimensional brain-wide mapping of local neuronal ensembles in teravoxel light-sheet microscopy”,这一创新性的研究提出了一种基于人工智能(artificial intelligence, AI)的神经元群体绘图方法——ACE(artificial intelligence-based cartography of ensembles)。这是一种端到端的深度学习(deep learning, DL)pipeline,能够自动分析LSFM数据,精准地分割神经元、评估其不确定性,并利用统计算法识别不同脑区的神经元活动模式。相比于现有的图像处理方法,ACE具备更高的泛化能力,可以跨不同实验和数据集进行神经元分析,提供更加细致和可靠的结果。
该研究不仅展示了ACE在多个神经科学应用中的卓越表现,还通过冷诱导食物觅食实验和运动实验,证明了ACE能够揭示以往难以检测的局部神经元活动模式。这项突破性的技术为神经科学研究提供了一种强大的新工具,未来或将在脑功能解析、神经疾病研究以及脑机接口(brain-computer interface, BCI)等领域发挥重要作用。
ACE(Artificial Intelligence-based Cartography of Ensembles):突破神经科学测绘的AI新工具为了解决上述问题,研究团队开发了一种基于人工智能(AI)的神经元绘图方法——ACE(Artificial intelligence-based Cartography of Ensembles)。这一端到端(end-to-end)的深度学习(deep learning, DL)pipeline,专为LSFM数据而设计,能够精准、高效、自动化地检测和分析全脑神经元活动。
ACE的核心创新点:端到端的深度学习pipeline——无需手动调整参数,即可全自动完成神经元检测和分割。结合两种先进的AI架构,提升神经元识别精准度:视觉变换器(Vision Transformer, ViT)——能有效解析神经元在复杂三维空间中的分布模式。三维U-Net(3D U-Net)——专为医学和生物影像处理优化,精准分割神经元。采用不确定性评估(Uncertainty Estimation),确保检测的可靠性。超强泛化能力——ACE经过不同实验环境和数据集的严格测试,适用于多种成像和实验条件。
ACE的核心原理:AI如何精准识别神经元?
深度学习驱动的端到端pipeline
在传统神经元分析方法中,研究人员通常需要进行多个步骤的手动干预,比如图像预处理、阈值设定、手动调整参数等。这不仅耗时,还容易引入人为误差。ACE采用端到端深度学习方法,完全摆脱了手动调整参数的需求,它能够直接从LSFM数据输入,自动完成神经元分割、特征提取、统计分析等多个步骤,大幅提高效率和准确性。
ViT+3D U-Net双引擎,提升分割精准度ACE的核心在于结合两种先进的AI架构,最大程度提高神经元识别的精准度。视觉变换器(Vision Transformer, ViT)ViT最初用于自然图像分析,现在被用于三维神经元检测。它通过自注意力机制(self-attention),能够在大范围内建立神经元之间的空间关系,有效捕捉神经元在复杂三维结构中的层级分布。三维U-Net(3D U-Net)传统的U-Net在二维显微镜数据上表现优异,而ACE采用的是专门针对三维数据优化的3D U-Net。3D U-Net能够学习神经元的空间结构,对形态复杂、信号微弱的神经元进行精准分割。在ACE的架构中,ViT和3D U-Net相互配合,ViT捕捉全局特征,3D U-Net进行局部精细化分割,最终生成高精度的神经元检测结果。实验数据显示,ACE的Dice相似性系数(DSC)比传统方法提高0.17,在不同数据集上的泛化能力远远超过现有的分析工具。
不确定性评估:AI如何自我检测准确性?一个重要的问题是:AI如何知道自己识别的神经元是否准确?ACE通过不确定性评估(uncertainty estimation)解决了这个问题。研究人员使用蒙特卡洛Dropout(Monte Carlo Dropout)技术,让ACE在同一张图像上进行多次预测,并计算不同预测之间的方差。结果表明,当ACE对某些神经元的识别存在不确定性时,该区域往往也是人类专家难以分辨的区域,比如神经元边界模糊或信号强度较低的地方。研究团队利用这一点来优化ACE的表现,确保最终的神经元检测结果更具可信度。实验表明,相比传统方法,ACE在低信号或模糊区域的神经元识别准确率更高,误检率更低。

人工智能如何赋能神经科学?随着ACE(Artificial intelligence-based Cartography of Ensembles)的开发和应用,人工智能在神经科学领域展现了前所未有的潜力。通过在超大规模神经数据中精准检测和分析神经元活动,ACE不仅解决了传统方法的技术瓶颈,还为神经科学的未来发展提供了更多可能性。未来,ACE有望在脑功能解析、神经疾病研究、脑机接口技术以及多模态成像整合等多个领域带来深远影响。
解码更多脑功能:揭示未知的神经活动模式大脑是一个高度复杂的系统,涉及多种功能的精密协作。从学习和记忆,到情绪调控和决策能力,大脑的每一项功能都与特定的神经元活动模式密切相关。然而,由于传统神经科学技术的限制,许多复杂脑功能的神经机制仍然处于未知状态。
ACE的潜力全脑范围内的精细解析:通过ACE的深度学习pipeline,研究人员能够对整个大脑的神经元活动进行无偏分析,不再局限于传统的脑区划分。这为解码大脑在学习、记忆、情绪调控等复杂功能中的活动模式提供了强有力的工具。跨个体差异的解析能力:ACE在个体之间的脑功能差异研究中具有优势。通过在不同实验组和个体上的广泛适应性,ACE可以揭示个体化的神经活动模式,为个性化神经科学研究提供数据支持。
在学习与记忆研究中,ACE可以帮助追踪海马体(hippocampus)等关键区域的动态活动模式,揭示记忆的编码、存储和提取过程。在情绪研究中,ACE或将揭示与情绪生成和调控相关的深层脑区(如杏仁核(amygdala)和前额叶皮层)的活动规律,推动情感计算领域的发展。
应用于神经疾病研究:为精准医疗提供支持神经退行性疾病(如帕金森病、阿尔茨海默病)和精神类疾病(如抑郁症、焦虑症)常常涉及局部神经元活动的异常。然而,这些异常活动模式通常难以通过传统的影像学或脑图谱分析检测到,尤其是在疾病早期。
ACE的贡献早期检测:通过全脑范围的精细神经元检测,ACE能够发现传统方法无法识别的局部异常活动。例如,在帕金森病模型中,ACE或许能够揭示黑质(substantia nigra)和基底节回路(basal ganglia circuits)的早期神经元活动变化。疾病进程的动态监测:ACE可以连续分析神经元活动的时空动态,为研究神经疾病的进展机制提供高分辨率数据。药物干预效果评估:ACE还可以用于评估药物对神经元活动模式的调控效果。例如,在阿尔茨海默病模型中,ACE或能检测出药物是否改善了海马体CA1区的神经元活动,为精准治疗提供依据。
推动脑机接口(BCI)发展:打造更精准的人机交互系统脑机接口(brain-computer interface, BCI)是连接大脑与外部设备的一种前沿技术,其关键在于精准解码神经元的活动信号。现有的BCI技术主要依赖电极记录大脑活动,但受限于记录精度和数据解析能力。
ACE的前景提供高分辨率数据支持:通过ACE的神经元活动图谱,研究人员能够更准确地定位与特定运动或认知功能相关的神经元活动群体,为BCI信号解码提供基础。优化脑机交互算法:ACE的深度学习技术可以直接应用于BCI的算法设计,提升大脑信号解码的精度和实时性。个性化BCI开发:ACE具备跨个体适应能力,能够为每个用户定制专属的BCI解码模型,从而实现更精确的人机交互。
应用场景在运动康复领域,ACE结合BCI技术可以帮助中风或脊髓损伤患者通过神经活动控制外骨骼设备,恢复运动能力。在神经调控领域,ACE可用于开发基于神经元活动反馈的自适应脑机接口,改善癫痫或其他神经功能障碍患者的生活质量。
向更高维度进化:整合多模态成像与空间转录组技术尽管ACE已经在光片荧光显微镜(LSFM)数据中展现了卓越的能力,但未来的发展方向将超越单一成像模式,向多模态数据整合迈进。结合多光子成像(Multiphoton Imaging)多光子显微镜可以提供更高的时间分辨率,捕捉神经元的动态活动。将ACE与多光子成像数据结合,可以让研究人员实时观察神经元网络的激活模式和连接变化。整合空间转录组学(Spatial Transcriptomics)空间转录组学技术能够同时提供基因表达和空间信息。ACE未来可以与空间转录组数据整合,从而在功能活动和基因表达层面实现双重解析:通过将神经元的活动模式与其基因表达特征相关联,揭示特定基因如何调控神经元的功能。在疾病研究中,ACE可以帮助研究神经元活动异常与特定基因表达的关系,为分子靶向治疗提供线索。
美国FDA批准VR虚拟现实止痛设备
2021年美国FDA批准了第一个用于治疗头痛和慢性腰痛的VR虚拟现实治疗方案。

如果有人告诉你,VR已经应用在医疗领域,你敢相信吗?
2021年11月16日,FDA(食品药品监督管理局)授权了一款使用VR来减轻慢性腰痛的处方系统EaseVRx。
疼痛是一种与组织损伤或潜在组织损伤有关的不愉快的主观感觉和情感体验!
疼痛信号只是大脑产生疼痛的因素之一。
据数据显示
2020年,在美国大约有1亿人忍受着慢性疼痛(通常被定义为持续三个月以上且无法缓解的疼痛),每年与慢性疼痛相关的国家经济成本估计为560-6350亿美元。
波士顿科学于今年1月推出的WaveWriter Alpha,为疼痛患者提供个性化治疗,这是一个脊髓刺激器(SCS)系统组合,它包含的FAST™可在几分钟内为患者提供无感的异常疼痛缓解。
EaseVRx是一个包含一个为期八周的基于VR的程序,结合生物-心理-社会医学模式、疼痛教育、横膈膜呼吸训练、正念练习、放松反应练习和执行功能游戏,培养用户的应对技能,从而以减少疼痛强度和疼痛干扰,提高生活质量。
使用VR技术缓解疼痛的里程碑。
是一个始于1997年的VR应用SnowWorld,由认知心理学家Hunter Hoffman开发,旨在减轻烧伤患者在治疗过程中的痛苦。
烧伤患者在换药时体验VR
SnowWorld改编自飞行模拟软件,使用冰冷的峡谷和河流作为雪人、企鹅、猛犸象、鱼和降雪的背景。
患者在穿过峡谷时会专注于向峡谷内的物体投掷雪球来分散注意力。
这项研究结果表明,SnowWorld减少了与疼痛感知相关的大脑区域的活动,患者报告的疼痛感减轻了 35-50%。
音乐是最伟大的发明之一
公元前1500年,在一卷古埃及莎草纸上首次提到了音乐对人体的影响。古罗马、阿拉伯、印度和中国的传统医学中,也存留着将音乐用于各种治疗的过程。
古希腊时期,哲学家毕达哥拉斯、亚里士多德和柏拉图等都探讨过音乐的治愈和改造力量。
毕达哥拉斯认为,音乐不仅与数学有关,还是一种更深层次的表达,他还进一步探索了各种旋律组合如何影响人的一系列情绪;在他之后,柏拉图和亚里士多德发展了一套思想体系,提出了音乐的四个目的,分别是模仿情感状态、愉悦、歌颂美德,以及促进智力发展。
音乐治疗的现代史始于18世纪。
1789年,一篇题为《音乐的生理思考》的文章刊登在美国《哥伦比亚杂志》上,被视为音乐治疗领域最早的文献资料。
这位匿名的作者描述了一个使用音乐来调整情绪的个案,并得出结论:一个人的精神状态的确可以影响到他的身体健康。由于音乐对情绪的影响,使它成为一个有力的治疗媒介。
到了19世纪,英美的许多医生、音乐家都在极力促进音乐治疗的发展。比如在英国,1891年St. Cecilia公会的合唱团前往伦敦各大医院,为患者服务。而在美国,由于留声机的发明,医生们有条件在手术室使用音乐来分散病人的注意力,起到镇静作用。
20世纪则是音乐治疗的爆发期。
1903年,Eva Augusta Vescelius在美国创立了音乐治疗协会(the National Society of Musical Therapeutics)。
在一战和二战期间,音乐治疗被公认为一种正式的职业。这些早期的音乐治疗师在退伍军人生理和精神创伤恢复中,发挥了至关重要的作用。
1919年,来自英国的Margaret Anderson在哥伦比亚大学开设了第一门音乐治疗课程,她也是一战期间为士兵提供音乐治疗服务的音乐家之一。
1926年,Isa Maud Ilsen在医院建立了国家音乐协会,她认为,音乐可以帮助患者减轻痛苦,而音乐节奏则是最重要的治疗成分。
然而到了20世纪40年代,医生和音乐家对音乐除了一般审美和文化功能外的其他价值仍普遍缺乏了解。当时,有3个人成为音乐治疗的革新者和关键人物,他们将音乐治疗发展成为一个有组织的临床专业。
医学博士Ira Altshuler是一名儿童心理医生和音乐治疗师,他在密歇根为音乐治疗推广了30年。Willem van de Wall率先在国家资助的机构中使用音乐疗法,写了第一部“如何”进行音乐治疗的书——《机构中的音乐》。E.Thayer Gaston则被尊为“音乐治疗之父”,在推动该行业向前发展的过程中发挥了重要作用。
随着1950年国家音乐治疗协会(the National Association of Music Therapy)的诞生和1971年美国音乐治疗协会(the American Association of Music Therapy)的成立,音乐治疗专业继续成长,它们在教育、临床培训和实践上都建立了高标准。
直到1998年两大机构合并,统称为美国音乐治疗协会(the American Music Therapy Association),如今,它也是世界上最大的音乐治疗协会。
1983年,音乐治疗师认证委员会成立,确保了音乐治疗专业的信誉。到目前,已经有超过8000名认证者持有音乐治疗师委员会认证的资格证书(MT-BC)。
20世纪初以来,音乐疗法取得了长足的进步。
在中国,越来越多的高校正对标欧美,努力培养这方面的人才,各大医院也越来越认可音乐治疗的医学作用,并将其运用到临床治疗中。
我们也相信,这个新兴的职业很快也将在国内迎来一阵发展的高峰。
参考资料:高天《音乐治疗导论》
四川音乐学院音乐治疗专业
国内很多大学都开设过音乐治疗或相关专业。例如,四川音乐学院、中央音乐学院等开设音乐治疗专业。
《教育部关于公布2021年度普通高等学校本科专业备案和审批结果的通知》里,新增的159个艺术类专业中就有音乐治疗,而且像武汉音乐学院、四川音乐学院这类音乐高校,该专业还被评为A+级。
世界音乐治疗联盟(The World Federation of Music Therapy, WFMT)对它进行了如下定义:
音乐治疗是音乐治疗师与来访者进行的一个系统的合作、干预过程,来访者通过参与和体验各种方式的音乐活动,促进表达、呈现和改善,促使心身统一。
包含以下三个特点:
1、科学的系统治疗过程。无计划的音乐活动不具有任何临床治疗意义,音乐治疗师在临床实践中,必须把评估贯穿于治疗过程的始终;
2、运用一切与音乐有关的活动形式作为手段,如听、唱、器乐演奏、音乐创作、歌词创作、即兴演奏、舞蹈、美术等等各种活动;
3、过程必须包括音乐、治疗对象和经过专门训练的音乐治疗师三个因素。缺少任何因素都不能称其为音乐治疗。
由此可见,音乐治疗背后的理论体系是很庞大的,听一段音乐可以舒缓心情,但并不能称之为音乐治疗。
音乐治疗师拥有一定的专业门槛,通过系统且科学的学习,而且音乐治疗中的知识十分广泛,这是一门需要终身学习的学科。
目前学院开设的音乐治疗专业,需要学习的专业课程包括但不限于以下课程。
主干课程:音乐学,心理学,医学等。
核心课程:中西方音乐史,基础和声,音乐心理学,普通心理学,音乐治疗学基础,接受式音乐治疗,再创造式音乐治疗,即兴式音乐治疗,音乐治疗临床应用等。
音乐治疗专业的就业方向
目前,大众认为音乐治疗的方向主要是与心理疗愈相关,相较于传统的心理治疗,音乐治疗直接作用于情绪,通过音乐调节来访者的情绪进行干预。
而实际上,音乐治疗的医学价值不止于此。
现代神经生理学研究表明,音乐能对人体内脏和躯体功能起到调节作用的神经系统产生直接的影响。
由于音乐的节奏、速度、音调、音色不同,可以表现出镇静、兴奋、镇痛、调节心率和降低血压等作用,能减轻呼吸系统、心血管系统、内分泌系统和免疫系统对紧张的生理反应,降低患者心率和血压,减少紧张情绪下体内的皮质醇水平,增强免疫力,从而达到治疗的目的。
因此,音乐治疗专业的应用主要应用于以下三个方面:
- 心理治疗领域的心理减压、焦虑症、抑郁症;
- 医疗领域的各类生理疾病康复治疗、疼痛控制、临终关怀;
- 特教领域中的各类身心障碍,比如孤独症、智力障碍、情绪行为障碍等。
目前可选择的就业方向包括:特殊儿童机构,医院康复科,精神康复领域,养老机构等。
音乐治疗专业的就业前景
从政策扶持方面,全国各大高校逐步增设音乐治疗专业;今年4月5日,四川省医疗保障局发布的《关于正式公布144项新增和修订医疗服务价格项目及价格的通知》正式生效。其中,新增项目有一项“音乐疗法”的康复项目,也就是说“音乐治疗”项目已经纳入医保。

目前国内开设音乐治疗专业的院校
目前国内开设该专业的院校如下:
1. 中央音乐学院
方向:音乐人工智能与音乐信息科技系音乐治疗专业
招收学历:本科、硕士研究生
2. 中国音乐学院
方向:音乐师范教育中心音乐治疗学专业
招收学历:硕士研究生
3. 上海音乐学院
方向:音乐科技与应用学院音乐治疗专业
招收学历:硕士研究生
4. 中央民族大学
方向:音乐学系音乐治疗学方向
招收学历:硕士研究生
5. 四川音乐学院
方向:音乐学系音乐治疗专业
招收学历:本科
6. 武汉音乐学院
方向:音乐教育学院音乐学(音乐治疗)、音乐心理与治疗
招收学历:本科、硕士研究生
7. 江西中医药大学
方向:人文学院音乐学(音乐治疗方向)
招收学历:本科
8. 长治医学院
方向:人文艺术传媒系音乐学(音乐治疗方向)
招收学历:本科
9. 沈阳音乐学院
方向:音乐科技系艺术与科技专业、音乐治疗专业
招收学历:本科、硕士研究生
10. 云南艺术学院
方向:音乐学(音乐治疗方向)
招收学历:本科
11. 南京特殊教育师范学院
方向:音乐与舞蹈学院 音乐治疗专业
招收学历:本科
徐小平给5,000万估值的睡眠监测系统
一款无线蓝牙多导睡眠监测仪,取代国标32根线的睡眠脑电波检测系统,被投资大老徐小平、龙宇等高度评价,一致估值5,000万。
徐小平称之为彻头彻尾的革命性产品,提出投资600万占12%(项目估值5,000万)。多导睡眠检测系统一年的采购份额高达30亿人民币。

贝塔斯曼基金创始人龙宇也提出同样的条件,投资600万占12%。

轻断食
中国有句古语“病从口入”,科学挑选食物、科学进食可以预防疾病,甚至加快康复某些疾病。
8-16进食(轻断食)

我们每天进食的食物,宏观上分成3大类:碳水化合物、蛋白质和脂肪,另外是维生素、矿物质、水。
碳水化合物 – 进食后被分解成葡萄糖和淀粉,葡萄糖是细胞能量的唯一来源,缺乏葡萄糖,细胞线粒体就无法产生我们身体所需的动力。
蛋白质 – 进食后被分解成氨基酸和肽,氨基酸参与人体各种代谢和新蛋白质的合成。人体需要21种氨基酸,其中必需氨基酸有8种(鸡蛋齐),其余13种从8种中合成。
脂肪 – 进食后被分解成甘油三酯和脂肪酸,脂肪可以储存能量,负责人体保温。
维生素 – 维持生命所需但人体不能产生的外来营养素;
矿物质 – 参与人体代谢的微量元素,如:钙、镁;
水 – 人体70%是水,负责向细胞传送营养、排毒。
细胞能量代谢
人体有100万亿个细胞,每天有新细胞分裂合成,取代老死的细胞(新陈代谢)。来自食物的葡萄糖在细胞线粒体被氧气和柠檬酸“氧化”变成ATP(三磷酸腺苷),为全身细胞提供体能!癌细胞不需要氧气,就可从葡萄糖获得能量!发现这个“氧化循环”的科学家克雷布氏Krebs因此获得了诺贝尔奖。
不良饮食习惯、生活习惯,会令细胞线粒体氧化循环变慢或变快!
氧化循环变慢或变快,立即影响身体的能量代谢。
加州大学戴蒙德教授15年前预言,中国人生活和饮食习惯在改变,糖尿病将成为中国人严重的健康问题,这个预言不幸被他言中。大饮大食、不运动导致:氧化循环太快,食物很快变成葡萄糖,没有足够运动去消耗这些葡萄糖,就会产生高血糖。
血氧不足、慢性病导致:氧化循环太慢,食物营养不能充分被转换成体能,导致胰岛素分泌下降。
统计显示:癌症患者大多数是“氧化循环慢”的。
代谢分类 – 根据氧化循环快慢对人体新陈代谢的分类
(1) 慢氧化型: 葡萄糖转换成能量时,速度比
较慢;血氧饱和度<97、体型偏瘦、胃口不 好、手足冰冷 (2) 快氧化型: 葡萄糖转换成能量时,速度比 较快;血氧饱和度>=97、体型偏胖、胃口好、手足温暖。
幸运的是:通过食物调整,就能加快或减慢氧化循环。
食物调整
快氧化型
氧化循环变快,多数是血氧充足、食欲旺盛、大吃大喝引起。
解决方案:
多吃优质蛋白(高密度蛋白,如:核桃、牛肉)、少吃碳水化合物、补钙、做瑜伽、听快节奏音乐、多看书、少喝碳酸饮料、养成早起床习惯。
慢氧化型
线粒体氧化循环变慢,多数是血氧不足引起(非器质性)。1个红血球细胞携带<4个氧分子。
解决方案:
多吃碳水化合物、少吃蛋白、补充维C、多喝小分子水、带氧运动、听Alpha双频音乐、早睡不熬夜。
8-16轻断食
细胞自噬(Autophagy)
克里斯汀德迪夫发现该机制而获得诺贝尔奖。这个代谢过程中,细胞会自己清除掉一些微生物等不好的物质,代谢的产物还可以为它所用,抗衰老。研究发现,断食达到16-18小时,细胞自噬的效应达到最高点。
肝异糖生(GlucoNeoGenesis):
糖异生(GNG)是一种代谢途径, 从非碳水化合物(甘油、乳酸、三羧酸氧化循环的中间代谢物)产生葡萄糖, 主要发生在肝脏。在体内缺葡萄糖时,不靠食物获得葡萄糖,维持生命。。
实施方案
(1)停早餐
晚上7点吃完晚餐后,16个小时后,明天早上11点以后才吃午餐,期间16个小时不能吃宵夜、不吃早餐。
(2)过午不食
早餐、午餐正常进食。午餐后,下午3:00至第二天早上7:00,这16个小时期间不能吃晚饭、不吃宵夜。
轻断食,不能少于16小时,18小时最佳。一开始16小时,以后逐步延长至18小时(睡眠8小时包括在内,很容易实施)。
轻断食期间(16小时)可以喝茶、喝咖啡、吃不甜的蔬菜、水果。
不同代谢类型人的轻断食
慢氧化型:轻断食代餐
I型人,代谢慢,轻断食的16小时内,可以喝咖啡、维生素C丰富但不甜的水果,如:奇异果、橙子。
快氧化型:轻断食代餐
I型人,代谢快,轻断食的16小时内,可以喝酸奶、Yogurt、不甜的水果,如:香蕉、芹菜汁。
注意:
两类型人轻断食期间都不能吃糖、蛋白质、脂肪。。
很多慢性病都是代谢疾病。
科学配餐是预防和加快康复慢性病的最有效方法。
福斯特1990年的研究报告,结论:Alpha双频节拍,明显增加脑电波的Alpha波强度。
两度获得诺贝尔奖的莱纳斯-鲍林说过:所有代谢疾病都是细胞线粒体氧化循环紊乱所致。
根据氧化循环快慢,把新陈代谢分成慢氧化型和快氧化型;慢氧化型多吃碳水化合物,快氧化型人多吃蛋白质;一天必须有16小时空腹,激活细胞自噬、消灭病变细胞;空腹期间可以喝咖啡、喝茶、吃膳食纤维、避免糖、蛋白、脂肪。
声明:
轻断食的效果因人而异,在实施前请咨询你的健康顾问或医生的意见。
偏头痛
双频节拍与偏头痛

美国国家健康研究院 (National Institutes of Health) 的最新消息称,最新研究结果显示,困扰很多人的偏头痛(Migraine)可能是由一种很特别的脑电波紊乱造成的,而不是通常人们认为的由脑血管异常扩张引起的。这项新发现有可能为有效地治疗偏头痛这种顽疾带来新的希望。
科学家们一直认为,血管的异常扩张可能是导致偏头痛的主要原因,因此,在对偏头痛进行治疗时主要采用收缩血管等方法,但最新的造影研究却显示,偏头痛患者在患病时大脑会出现一些异常兴奋的神经元细胞,也就是大脑细胞,这些大脑细胞会间歇性地向大脑后侧发射出微弱的电脉冲,并向大脑的疼痛感知中心反射,与此同时,电脉冲经过的地方血流会出现明显的加速流动现象,这有可能是导致偏头痛的主要原因。
研究人员还发现,在电脉冲经过之后,血流速度就会很快下降,而此时大脑疼痛的症状也随即减轻。
双频音乐与5-羟色胺
美国Patterson和Capel博士发现:双频节拍可以刺激人体分泌5-羟色胺(Serotonin) 达到舒缓压力、止痛的惊人效果。他们发现,10赫兹的双频音乐可以令大脑分泌5-羟色胺。
另外,4-7Hz的Theta节拍也有止痛效果。
研究显示,摄取咖啡因会改变大脑结构
不论咖啡、可乐或能量饮料,咖啡因是全世界摄取量最大的中枢神经兴奋剂。近期瑞士巴塞尔大学研究指出,定时摄取咖啡因的人,大脑皮质容积会受到影响。这项研究发表在医学期刊《Cerebral Cortex》。

早前研究已证明,咖啡因若在夜间摄取,容易影响人们睡眠。而长时间睡眠品质不佳,则会影响大脑皮质。巴塞尔大学团队试图了解,要是在正常时间摄取咖啡因,是否也会对大脑造成同样影响?
研究团队找了20 名年轻咖啡爱好者。其中10 位受试者每天服用咖啡因药锭,另一组则服用安慰剂,除此之外不摄取其他咖啡因来源。透过20 天的观察期间,团队除了观察受试者脑部断层扫描外,也进行睡眠检测。
实验结果显示,习惯喝咖啡的受试者,不论什么时间睡觉,都不会受咖啡因干扰。此外,服用安慰剂的受试者,经过20天咖啡因戒断,大脑皮质容积显著增加,服用咖啡因锭的受试者则维持原本状态。
主要的差异出现在安慰剂受试者的右颞叶及海马回部分,分别控制着人类语言、听觉和记忆的功能。「我们的研究结果并不表示咖啡因对于人类大脑有负面影响。」团队主任Caroline Reichert 教授指出,「但实验结果的确显示,每日摄取咖啡因会影响大脑结构,我们希望这项成果,未来可以引发更多后续研究,尤其是比较咖啡爱好者及不常喝咖啡者的差异。」
Reichert 表示,虽然实验咖啡因摄取的确影响大脑结构,但透过戒断期间增加的大脑皮质来看,咖啡因的影响是短期的。
因此未来还需要后续研究了解咖啡因对大脑的其他影响。
Nature:越运动越聪明,躺平小鼠这样做,长出更多脑细胞

左手咖啡右手“快乐水”,上班久坐下班“葛优躺”的你,最近有没有感觉到,脑子有那么点儿不好使?似乎记忆力也在衰退?
自信点,把“似乎”去掉。
因为最新研究揭示,如果你长期不运动,大脑可能真要退步了。
近日,来自斯坦福医学院的研究团队发现,血浆中可能存在一种对大脑有益的“抗炎因子”,通过运动锻炼,这些抗炎因子的水平会显著提高。如果将这些抗炎因子注入不运动的小鼠体内,甚至能提高它们的学习能力和记忆力。
此外,他们也发现,认知损害患者在坚持锻炼 6 个月后,体内的抗炎因子也有所增加。
相关研究论文以“Exercise plasma boosts memory and dampens brain inflammation via clusterin”为题,已发表在顶级科学期刊 Nature 上。

(来源:Nature)
研究团队在论文中还提到,本次研究结果为开发阿尔茨海默病等类似疾病的治疗手段指出了新方向。
“运动有益健康”大概是全球公认之真理,无论是人还是动物,适当的运动往往能提升身体各方面素质,比如延缓认知老化和神经退化等。然而,人们目前对运动实现这些功能的潜在因素和机制仍知之甚少。
为了从分子层面搞清楚这些问题,研究人员开展了一系列小鼠实验。首先,他们将雄性小鼠分为实验组和对照组,前者被放置在带有滚轮的笼子中,以充当“跑步机”促进小鼠运动,对照组小鼠则久坐不动。在之后的 28 天中,每 3 天就将运动小鼠血浆(RP)和对照小鼠血浆(CP)分别注射进受体小鼠体内,以观察其血浆特征是否产生差异。
结果发现,被注射 RP 的小鼠整体细胞存活率升高,注射 CP 的小鼠体内则无明显变化。而与 CP 对照小鼠相比,接受 RP 的小鼠血浆中的总增殖细胞、神经母细胞和存活细胞的数量则显著增加。值得注意的是,这些特征均与运动小鼠本身的血浆变化一致。
此外,研究人员对两种小鼠进行了一项针对空间学习和记忆的测试。结果发现,注射 RP 可以提高小鼠的上下文学习能力和记忆,这与其对神经发生的影响一致。

图 | 接受 RP 与接受 CP 的受体小鼠在莫里斯水迷宫测试(Morris water maze)中的差异。将小鼠放入水中,其找到平台上岸所花的时间对比(左图);两组小鼠与虚拟平台交互的时间、频率和潜伏期(右图)。

以往研究证实,运动对大脑认知的改善作用与海马体可塑性增加、炎症减少存在相关性,
因此,研究人员假设:经常运动锻炼的人体内可能存在这样一种“运动抗炎因子”,能够保护大脑、减少海马体炎症情况。
他们首先在患有神经退行性疾病相关神经炎症的小鼠身上注射 RP,然后观察是否可以减少神经炎症,通过检测相关基因表达发现,RP 确实可以有效对抗海马体的神经炎症反应。
这进一步印证了研究人员的这一假设。
为了确定 RP 血浆的抗炎成分,他们免疫剔除了 RP 中 4 种最主要的差异表达蛋白:簇集蛋白 CLU、FH 蛋白、糖蛋白色素上皮衍生因子 PEDF 和白血病抑制因子受体 LIFR。所有小鼠患海马体炎症,对照组小鼠全身注射完整的 RP,实验组小鼠则分 4 组,分别注射缺乏 CLU、FH、PEDF、LIFR 的 RP 血浆,8 小时后再用免疫和炎症基因表达的 DNA 测序方法分析小鼠的海马体。
最终,研究人员找出了“抗炎因子”:不含 CLU 蛋白的 RP 几乎失去了抗炎特性,而其他 3 种蛋白则几乎没有产生影响。在使用染色剂标记 CLU 蛋白的不同类别后,研究人员进一步锁定了重组簇集蛋白(recombinant clusterin,rCLU)对抗炎性的主要作用。

图|受试者锻炼前后血浆内各项蛋白的变化,灰色三角为锻炼前,蓝色圆圈为锻炼后(来源:论文)
为了确定这些实验结果对人类是否也有用,他们还在 20 名患有遗忘性轻度认知障碍的退伍军人身上进行了实验,在进行运动 6 个月后,发现在运动的患者中,CLU 显著增加,与海马体炎症相关的蛋白则显著减少。
因此,此次研究对“抗炎因子”的发现很有希望应用于人体,甚至对阿尔茨海默病等患者的治疗带来新的希望。
无独有偶,上月底发表在 Nature 子刊 Scientific Reports 上的一篇文章也揭示了运动的重要性,来自筑波大学的研究团队发现,我们每天不需要多大强度的锻炼,只需要跑步 10 分钟,就有益于我们的心理健康。

(来源:Scientific Reports)
尽管之前已有研究证实体育锻炼能够改善我们的情绪,但那些研究通常以骑自行车作为锻炼方式。研究人员希望通过本次实验,研究跑步对控制情绪和执行多种功能的大脑区域的影响。
论文通讯作者 Hideaki Soya 教授解释道:“考虑到在跑步过程中需要协调平衡、运动和推进所需的控制程度,前额叶皮层的神经元激活增加是合乎逻辑的,并且该区域的其他功能将受益于这种大脑资源的增加。”
为了验证他们的假设,研究人员先让受试者跑步 10 分钟,再使用色词测验(Stroop Color-Word Test)观察其情绪状况,并在参与者做每项任务时获取与大脑活动相关的血液动力学变化的数据。例如,用绿色写出 red 这个词,参与者必须说出颜色而非读出这个词。此时,大脑必须同时处理两组信息并抑制无关信息。

图|对照组与实验组进行色词测验的结果。反应时间、错误率、Stroop 干扰状态、两组在跑步前后的对照(来源:论文)
结果表明,在中等强度跑步 10 分钟后,Stroop 干扰效应时间显著减少。
此外,在色词测验任务期间,受试者双边前额叶也明显激活。跑步后,参与者也自称心情变得更好。

研究人员表示,鉴于前额叶皮层的许多特征是人类独有的,这项研究不仅阐明了“跑步十分钟,获益全身心”的好处,还暗示了运动在人类进化历史中可能发挥着更深远的作用。
听了这么多,还不赶紧动起来?

美心脏病协会发布最新饮食指南 英媒:15年来首次更新健康建议
据英国广播公司网站12月4日报道,美国心脏病协会(AHA)2021年发布最新“改善心血管健康”饮食指南。这也是该协会15年以来首次更新其健康建议。该建议是美国最具影响力的医学指引之一。全文摘编如下:
AHA说,考虑到人们目前的饮食习惯(更多的快餐选择,例如外卖、加工食品、“料理懒人包”等,新冠疫情无疑加剧了这种时尚),他们寻求调整其建议。
新建议还考虑到人们不同的饮食限制和禁忌,以及文化、种族以及宗教背景等,让它对所有人都更实用。
AHA建议人们养成健康习惯,而不是基于一些饮食时尚做出突然和大幅改变。“有利于心脏健康的饮食也有助于保护环境。”这也是AHA首次在饮食指南中提到可持续性。
1.保持健康体重
根据AHA,保持健康的体重是降低心血管疾病风险的一个重要因素。但现代人往往吃得多、动得又少。
报告称,取决于年龄、活动量、性别以及身形等个人因素,人们对能量需求的差异巨大。但通常在成年期间,对能量的需求每过10年就会减少70-100卡路里。因此,通过运动来保持卡路里摄入平衡以达到健康体重非常重要。
2.多吃不同种类的水果和蔬菜
AHA报告说,多吃水果和蔬菜有利于降低死亡风险。而所吃的果蔬种类越多越好,这样有利于摄取全面的营养素。
所有果蔬形式都可以包括在心脏健康饮食中,它们提供所需的营养素。但心脏病专家们特别推荐颜色鲜艳的水果和蔬菜,并建议整吃,不要榨汁。
3.吃全谷物食品,少吃精加工食品
AHA报告表示,多项研究再次证实全谷物食品(或全麦食品)的好处,而非加工食品。总的来说,他们推荐选择至少含51%全谷物的食品。
4.选择健康蛋白质
根据AHA研究,应该主选以植物为来源的蛋白质,例如豆类和坚果类等。其中,豆类蛋白质包括大豆、豆角、扁豆、鹰嘴豆以及豌豆等。
AHA在声明中还表示,以植物食品代替动物食品的一个额外好处是还可以减少食品的碳足迹,因此对地球也更友善。但它又对“植物肉”提出警告称,它们目前属于超加工食品,并含有添加的盐、防腐剂和稳定剂。
因此,推荐人们尝试:经常吃鱼类和贝壳类海鲜、低脂乳制品而不是全脂乳制品,如果想吃红肉或鸡肉,可以选择瘦肉并避免加工肉类。
5.选用液体植物油
AHA强调人们应该避免使用所谓的热带油(椰子油、棕榈油)、动物油脂(黄油和猪油)以及部分氢化油。
AHA推荐人们使用豆油、玉米油、红花籽油和葵花籽油、核桃油以及亚麻籽油。同时,还有芥花油、橄榄油、花生油以及大多数坚果油等。
6.少吃超加工食品,食品加工越少越好
AHA报告警告称,吃太多的超加工食品令人担忧,因为超加工食品对健康有不利影响,包括超重和肥胖症、代谢紊乱,并增加死亡率。
因此,报告建议多吃未加工或是加工最少的食品。
7.少吃含糖食品和饮料
AHA另一项建议是少吃加糖饮料和食品,无论是葡萄糖或是蔗糖,以及其他甜味剂,比如玉米糖浆、蜂蜜、枫糖浆或浓缩果汁等。同样,AHA还建议少吃低能量的甜味剂。
8.少吃盐
毫不奇怪,这是心脏病学家的经典建议。AHA建议人们少吃盐。这里,它不仅指做饭时放的盐,而且还要注意加工食品、罐头以及包装食品中的盐。
但AHA又指出,有一种选项是用富含钾的盐代替普通盐。
9.如果不喝酒最好就别开始喝,如果喝酒尽量少喝
对许多人来说这是一个难题。AHA承认酒精与心血管疾病之间的关系是“错综复杂的”,因为“风险似乎因酒精摄入量与方式、年龄以及性别的差异而不同”。
10.无论在哪里就餐都要遵循这些饮食习惯
AHA说,这些建议适用于所有食品和饮料,无论是在哪里准备、购买和消费的。
声明说,有益心脏健康的饮食有益一生,并强调健康饮食应该从早开始,并应该持续终生。
声明还指出了营养教育的重要性,称科学证明饮食质量差与心血管疾病和死亡风险增加密切相关。