天桥脑科学研究院

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研究院动态

  焦虑症是全世界最普遍的精神疾病之一。焦虑是一种高度忧虑、唤醒和警惕的精神状态,通常由对威胁的预期引起。荟萃分析表明,诱发性焦虑和病理性焦虑之间存在重叠的神经生物学机制,从而可以通过诱发状态焦虑来研究焦虑的机制和干预效果。

      现有的状态焦虑测量,如常用的状态焦虑量表(STAI-S),主要依赖于时间分辨率较低的主观性问卷。并且,状态焦虑不仅伴随着即时的心理反应,表现为情绪的高唤醒、低效价和低支配性等特征;同时也伴随着相应的生理反应,例如心率增加、心率变异性降低和皮肤电导水平升高。然而,目前仍然缺乏基于心理和生理反应的状态焦虑的定量表征,这限制了焦虑诱导范式中不断变化的状态焦虑水平的动态跟踪。

      天桥脑科学研究院(TCCI)研究员、上海交通大学医学院附属精神卫生中心杨志教授团队近期在发表于《精神病学前沿》杂志上的一项工作中,揭示了一种具有高时间分辨率的状态焦虑跟踪模型。为了捕捉状态焦虑水平的动态变化,在实验中通过暴露于厌恶图片或电击风险来诱导被试的状态焦虑(任务前后测量STAI-S的评分),并同时记录多模态数据,包括情绪维度评分、心电和皮肤电反应。研究者基于多模态数据训练和验证了预测状态焦虑的机器学习模型。

 

图1. 实验流程

 

      研究者首先行为测试确认两种焦虑诱发任务均成功地诱发了状态焦虑,再通过相关分析检验心理和生理特征与 STAI-S 分数之间的关系,发现情绪维度指标VAD与STAI-S存在焦虑相应的显着的相关关系;特定的生理指标同样也与状态焦虑密切相关。接着,研究者基于多模态数据将四种不同的回归模型用于预测 STAI-S并比较了它们的预测性能。结合心理特征和生理特征时,回归模型预测的 STAI-S 和实际的 STAI-S 之间的存在显着的正相关关系。并且,单独使用生理特征时,回归模型同样也可以预测 STAI-S。

 

图2. 多模态数据预测STAI-S

 

      本研究提出了一种基于心理和生理的多模态数据的状态焦虑动态跟踪模型,该模型反映了个体状态焦虑在高时间分辨下的动态变化。并且,该模型仅使用客观且易于获取的生理信号便可准确测量静息状态下的状态焦虑,为未来的情感脑机交互和焦虑调节研究提供了状态焦虑水平的敏感性测量。

      上海交通大学医学院附属精神卫生中心丁悦副研究员、刘静静硕士生为本工作第一作者。该项工作受到国家自然科学基金、上海市科委、及天桥脑科学研究院(TCCI)的资助。

Ding Y, Liu J, Zhang X, Yang Z (2022): Dynamic Tracking of State Anxiety via Multi-Modal Data and Machine Learning. Front Psychiatry 13: 757961.

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2022-05

4月14日,全球性信息分析公司爱思唯尔(Elsevier)正式发布了2021“中国高被引学者” (Highly Cited Chinese Researchers) 榜单。天桥脑科学研究院(TCCI)的两名研究员陶虎和郁金泰教授成功入选。

TCCI 研究员陶虎

 

    陶虎现任中科院上海微系统所研究员、TCCI 研究员、2020前沿实验室的创始主任,2020年上海青年科技杰出贡献奖获得者。陶虎博士率领其团队在微纳传感器、生物医用材料、脑机接口等领域发表了多篇顶级论文、在Science、Nature、PNAS等期刊上发表论文80余篇,其中27篇被选为封面文章,总引用15000余次。国内外专利20余项,部分已成功实现技术转化。申请了该领域的数十项核心专利,是行业最具前瞻性及科研能力的代表性科学家之一。

 

TCCI 研究员郁金泰

 

    郁金泰现任复旦大学附属华山医院神经内科主任医师、教授,TCCI研究员。郁金泰教授围绕老年痴呆的预防、诊断和治疗等关键科学问题进行深入研究,牵头联合中国、美国、英国、加拿大、法国等国家17个顶级权威教授发布全球首个老年痴呆循证预防国际指南,首次建立老年痴呆的血浆ATN早期诊断新方案。他曾入选2019年神经科学领域中国高被引学者,入选欧洲著名Expertscape机构公布的“全球痴呆专家”的国际排名第24名。

    据悉,本次上榜共计4701人,来自523所高校、企业及科研机构,覆盖教育部10个学科领域、84个一级学科。榜单以全球权威的引文与索引数据库(Scopus)作为中国学者科研成果的统计来源,采用软科设计的遴选方法,最终得到4701名各学科最具全球影响力的中国学者。

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2022-04

我国科学家首次绘制脑发育黄金期生长曲线

脑是人类智慧的所在。6岁时,儿童的大脑成熟度超过90%。因此,6岁之前被认为是脑发育的“黄金”期,是感知觉经验和智力发育的核心阶段。多种遗传、环境因素引起的脑发育异常(如自闭症),多于此年龄阶段累积并呈现症状。童年脑发育与功能的完善,不仅是人脑早期发展与重塑的基石,也是人生意义和价值判断形成的生理基础,是毕生幸福感的源泉。

长久以来,受到临床检查手段、家长与儿童配合度、神经影像模型构建方法等限制,人脑发育期的影像图谱研究多集中在6岁以后的年龄段,严重制约了人们对脑发育关键期的机制理解,也阻碍了基于影像技术对脑发育疾病的早期诊断体系的进展。因此,脑发育领域中始终缺乏“生长曲线”这一“度量衡”的构建,使得我们无法对儿童的脑发育状态实施“脑龄”、“脑发育得分“等精准评估。

天桥脑科学研究院(TCCI)研究员、上海交通大学医学院附属精神卫生中心杨志教授、袁逖飞教授与浙江大学医学院附属儿童医院的傅君芬教授、张洪锡主任及合作者基于近十年的儿童脑影像数据积累,联合发布了首个儿童1-6岁脑生长曲线模型,精细刻画了脑在发育黄金期的结构变化,发展了儿童的个体化发育状态评估方法。

研究团队首先系统描绘了脑主要组织(皮层体积、皮层厚度、脑白质体积、皮层下核团体积)随年龄的变化规律(图1),进一步针对各个脑区如扣带回、额叶皮层、杏仁核、海马等)实现精细分割并绘制图谱,阐明其动态变化规律(图2)。

图1. 大脑皮层厚度在发育期的动态变化

图2.不同脑区厚度与体积随年龄变化规律
 
进一步,研究团队致力于构建儿童脑生长曲线,以实施“个体化脑检查”与“脑发育得分”的评估。团队构建了总共90个脑形态特征的生长曲线模型,用于评估儿童的每个脑结构在同龄、同性别群体中的相对位置,即“脑发育得分”,从而显示某些脑结构的发育异常。团队结合“脑发育得分”和机器学习技术,准确识别了儿童的语言言语发展迟缓症状,准确率达87.5%(图3)。

图3. 儿童脑生长曲线图表(仅展示部分脑区)及识别脑发育异常的应用
 
这些研究为脑发育黄金期的个体化、精细化评估提供了标准化模型,也为多种脑发育疾病的早期识别、诊断与个性化评定提供了重要依据。“脑发育得分”的精准评估,是儿童脑科学研究的基础工具;不同脑区的个体化生长曲线,有助于揭示智力、情感、人格、幸福感、创造力等重要脑功能的发育模式,也为童年教育中的因材施教、个体化培养提供了新途径。

该研究于2022年4月14日在线发表在国际著名神经影像学期刊《NeuroImage》上(doi:10.1016/j.neuroimage.2022.119178)。杨志、袁逖飞、傅君芬为通讯作者,张洪锡和李嘉为第一作者。该研究受到了国家自然科学基金等项目资助。

论文信息:
Hongxi Zhang, Jia Li, Xiaoli Su, Yang Hu, Tianmei Liu, Shaoqing Ni, Haifeng Li, Xi-Nian Zuo, Junfen Fu, Ti-Fei Yuan, Zhi Yang, Growth charts of brain morphometry for preschool children,NeuroImage,2022,119178
具体图表展示:
http://phi-group.top/resources.html
复制网址、用浏览器打开,也可点击文末“阅读原文”直接跳转

21

2022-04

   

 

北京时间2022年3月28日,香港大学心理系、天桥脑科学研究院(Tianqiao and Chrissy Chen Institute,TCCI)青年科学家耿海洋博士与多位学者受编委邀请,在Nature旗下心理学和行为科学顶级期刊Nature Human Behavior 发表题为“Promoting computational psychiatry in China”的评论文章。该评论文章系统总结了当前中国面临的精神健康问题,并详细阐述了计算精神病学这一新兴交叉学科在解决精神健康问题中的重要作用,以及计算精神病学在中国发展的机遇、挑战和行动。

    调查显示,我国成年人精神障碍的终身患病率为16.6%,儿童精神障碍的终身患病率为17.5%。以上海精神卫生中心为例,从2019年开始其年接诊量已经突破百万。相对庞大的病患群体,我国精神障碍医疗资源缺乏,每1万名患者仅对应于一名精神科医生。特别是新型冠状病毒肺炎疫情爆发以来,我国的心理健康问题日益凸显,给经济社会带来巨大挑战和负担。    

    计算精神病学横跨计算神经科学、精神病学和心理学等多个学科。计算精神病学目前包含两个主要的研究取向。第一,数据驱动的计算精神病学通过使用数学模型或模式识别算法揭示精神障碍背后的神经生物学机制,启发疾病的分型诊断,风险预警,预后预测,协助临床诊疗和防治策略的制定。第二,理论驱动的计算精神病学充分利用当前基础神经科学的成果和理论,采用计算建模的方法,解析各类精神障碍人群认知加工缺陷的计算神经机制,为认知行为治疗和大脑干预疗法提供新的视角。

    本文指出,在中国开展计算精神病学的研究,相对于其他国家具有多方面优势。首先,中国具有相对完善的自上而下的医疗体系。从大城市的三甲医院到局部的社区医院,精神科医生的数量虽然较少,但是普遍经过良好的医学训练,临床经验丰富。完备的医疗体系在组建大队列收集大数据方面具有先天的优势。例如,上海精神中心目前已经积累了超过万例的单中心精神疾病脑影像数据。其次,中国的人工智能技术在结合了国内的大样本患者数据后,将会极大地推动计算精神病学的发展,并且会对全球的心理健康领域产生深远影响。在精神病学领域,通过人工智能来进行辅助诊断和干预治疗具有巨大前景。值得注意的是,有关心理健康的研究,绝大多数是基于西方发达国家患者的数据而建立的。将计算精神病学的研究扩展到中国患者,不仅可以丰富我们对于不同文化环境下精神疾病差异的理解,中国也可以作为一个范本,启发其他发展中国家应对精神健康问题。

    欧美国家已经充分认识到了计算精神病学的价值,美国西奈山医学院和德国马普所等研究机构已经建立了专门的计算精神病学研究中心。相比而言,我国相关研究起步较晚,本文指出中国国家心理健康和精神卫生防治中心的建立将会极大地促进了相关领域的发展。但是具体到计算精神病学,当前中国依然有亟待解决的几个关键挑战。首先,计算精神病学是一个理医工等多学科高度交叉的学科,但是当前临床医生的教育系统和理工科的教育系统彼此分离,不利于计算精神病学这样交叉学科人才的培养。为此,华人研究者做了一些初步的尝试,例如,组建了华人计算精神病学联盟(Chinese Computational Psychiatry Network, CCPN)(https://www.ccpn.site/),为青年学生学者提供教育和交流的平台。其次,我国的相关领域研究人员需加强和国际同行的交流,在国际学术舞台上扮演更重要和积极的角色。最后,具备条件的院校或者医院可以组建多学科交叉的研究中心,集合不同知识背景的研究人员。

    原文: Geng, H., Chen, J., Chuan-Peng, H., Jin, J., Chan, R C.K., Y. L., Hu, X., Zhang, R.Y., Zhang, L.. Promoting computational psychiatry in China. Nat Hum Behav (2022). https://doi.org/10.1038/s41562-022-01328-4

    香港大学心理系、天桥脑科学研究院(Tianqiao and Chrissy Chen Institute,TCCI)青年科学家耿海洋博士为本文第一作者。上海交通大学心理与行为科学研究院和上海精神卫生中心的双聘副研究员张洳源博士和浙江大学心理与行为科学系特聘研究员陈骥博士为本文的共同通讯作者。南京师范大学胡传鹏教授,香港大学金婧雯助理教授,中国科学院心理研究所陈楚侨研究员、北京儿童医院李瑛博士、香港大学胡晓晴助理教授和维也纳大学张磊博士为本文的共同作者。

     本文得到国家自然科学基金,科技部国家重点研发计划,香港研究局科研基金,广东省科学技术基金,上海自然科学基金,上海浦江人才计划,上海市科技计划项目资助和中央高校基本科研业务费专项,江苏省研究和发展基金等项目的支持。

合作转载,请联系:耿海洋(miller.geng@gmail.com)

01

2022-04

 

 

2024年2月9日,正值中国龙年春节除夕,值此辞旧迎新之际,来自中国研究者的关于脑膜中动脉栓塞治疗慢性硬膜下血肿的MAGIC-MT研究结果,在美国2024世界卒中大会闭幕式上重磅发布,将慢性硬膜下血肿治疗带入新时代。

 

 

应用液体栓塞材料治疗非急性硬膜下血肿:一项在中国开展的脑膜中动脉栓塞术随机对照研究(Managing non-Acute subdural hematoma usinG liquid materials:a Chinese randomized trial of MMA Treatment)。

 

复旦大学附属华山医院院长、天桥脑科学研究院转化中心(Tianqiao and Chrissy Chen Institute for Translational Research)主任毛颖代表全体研究者发布研究结果

复旦大学附属华山医院和海军军医大学第一附属医院研究者代表参加研究结果发布(从左至右依次为:倪伟教授、毛颖教授、顾宇翔教授、张永巍教授)

 

研究团队

MAGIC-MT研究由复旦大学附属华山医院和海军军医大学第一附属医院(“长海医院”)共同牵头,华山医院神经外科教授、天桥脑科学研究院转化中心主任毛颖和长海医院脑血管病中心刘建民教授担任共同主PI,联合国内31家中心,历时3年完成,是目前国际上关于评价脑膜中动脉栓塞治疗慢性或非急性硬膜下血肿的最大样本量RCT研究。

 

复旦大学附属华山医院神经外科教授、天桥脑科学研究院转化中心主任毛颖和海军军医大学第一附属医院脑血管病中心刘建民教授

MAGIC-MT研究31家参研中心PI

 

研究背景和设计

慢性硬膜下血肿是神经外科最常见的疾病之一,常见于中老年人。传统治疗包括以阿托伐他汀为代表的药物治疗和以钻孔引流术为代表的手术治疗,但传统治疗血肿进展率和复发率高达10%-30%,是临床面临的重大问题。

 

慢性硬膜下血肿在CT上表现为典型的“新月形”血肿

近年来,不断有研究提出通过栓塞脑膜中动脉阻断慢性硬膜下血肿包膜的血供,可以防止血肿的扩大或复发,使慢性硬膜下血肿的治疗理念获得了革命性的突破。但脑膜中动脉栓塞这一新的治疗方法,尚未得到高级别证据支持。

MAGIC-MT研究是一项研究者发起的多中心随机对照试验,采用优效设计,比较脑膜中动脉栓塞术和传统治疗方法治疗症状性非急性硬膜下血肿的疗效。主要终点是90天血肿进展/复发率或全因死亡率。

 

研究结果

研究入组患者722例,其中脑膜中动脉栓塞组360例,传统治疗组362例。脑膜中动脉栓塞组和传统治疗组的主要终点事件发生率分别为7.2%(26/360)和12.2%(44/362),率差为-4.93%(95%可信区间 [-9.37, -0.63],P=0.02)。证实了脑膜中动脉栓塞术可以显著降低症状性非急性硬膜下血肿的进展/复发率或全因死亡率。

 

MAGIC-MT研究主要结果

 

EMBOLISE和STEM研究结果

在本次国际卒中大会闭幕式上,还有另外2项关于脑膜中动脉栓塞治疗慢性硬膜下血肿的类似研究(EMBOLISE和STEM)同期发布了研究结果。

EMBOLISE研究在美国39家中心开展,共入组400例患者,随机接受脑膜中动脉栓塞术联合外科手术或单纯外科手术,主要终点为90天的血肿进展/复发且需要再手术的比例。结果显示,脑膜中动脉栓塞组和单纯手术组的主要终点事件发生率分别为4.1%和11.3%(P=0.0081)。单纯外科手术组血肿进展/复发且需要再手术的比例是脑膜中动脉栓塞联合外科手术组的近3倍。

 

EMBOLISE研究主要结果

 

STEM研究设计与MAGIC-MT类似,在美国、法国、德国和西班牙共32家中心开展,共入组310例患者,其中脑膜中动脉栓塞组149例,传统治疗组161例。主要终点是180天治疗失败率,包括①残余血肿最大厚度超过10mm,②再手术,③新发致残性卒中、心肌梗死和神经功能障碍引起的死亡。脑膜中动脉栓塞组和标准治疗组的主要终点事件发生率分别为15.2%和39.2%(P=0.0001)。研究得出了相似的结果,即脑膜中动脉栓塞术可以显著降低180天内的血肿治疗失败率。

 

STEM研究主要结果

 

研究意义

MAGIC-MT、EMBOLISE和STEM三项研究结果在2024国际卒中大会同期发布,且均获得阳性结果,在国际上首次证实了“对于非急性硬膜下血肿患者,相较于传统治疗方法,脑膜中动脉栓塞术能够显著降低血肿的进展/复发率”,为脑膜中动脉栓塞治疗非急性硬膜下血肿提供了高级别证据支持。同时针对神经外科这一重大临床问题,作为全球最大样本量的RCT研究,MAGIC-MT再次向国际同道提供了中国数据和中国答案。

 

欧洲微创神经治疗协会(ESMINT)前任主席Jens Fiehler教授对MAGIC-MT研究结果给予高度评价

2024国际卒中大会现场

 

22

2022-02

 

1月11日,国内脑科学创业领域迎来了一家引人瞩目的公司——脑虎科技。这家企业聚焦全球范围内非常稀缺的侵入式脑机接口设备研发,依托中科院科学家团队,拥有获得去年世界人工智能大会最高奖的原创自主核心技术,对标美国Neuralink。成立才几个月,脑虎科技就完成总数达到9700万元人民币的天使轮及Pre-A轮融资,由盛大和红杉中国种子基金领投,涌铧投资、联新资本、脑智创联跟投。

 

对标Nerualink,

脑虎科技底气何在

脑机接口是个会对人类未来产生颠覆性变革的领域,而其中的侵入式脑机接口被全球科学家公认是最硬核、门槛最高。在全球范围内,从事该领域研发的目前仅有美国的Neuralink、Blackrock等少数几家。作为中国侵入式脑机接口领域最具代表性的公司,脑虎科技充满信心地把马斯克的Neuralink作为全球性的赶超目标。

 

脑虎科技与Neuralink对比

 

据了解,作为国家首批支持科研成果转化的试点单位,中科院上海微系统和信息技术研究所对脑虎科技给予了大力扶持。依托该所的前瞻战略布局与原创技术积累,脑虎科技在侵入式脑机接口领域已经完成了核心技术突破以及关键器件制造,已有产品在部分性能上超过了Neuralink,而且已经完成了动物试验,通过了相关伦理审批,将于今年一季度率先开展人体临床试验。

 

值得一提的是,脑虎科技现有产品的主材料,采用了蚕丝蛋白这一中国传统的材料,具有柔软、在体安全性高等独特优势。在去年的世界人工智能大会上,这一名为“免开颅微创植入式高通量柔性脑机接口系统”的核心技术,一举获得了最高奖“卓越人工智能引领奖”。

 

陶虎(左二)在2021世界人工智能大会颁奖典礼上

 

陶虎:非典型科学家

坚定看好有创脑机接口

 

这家硬核科技公司的创始人兼首席科学家陶虎教授,是位80后,喜欢理个铮亮的光头,说话斩钉截铁,工作雷厉风行,自称非典型科学家。在中科大、中科院获得本科、硕士学位后,他来到美国攻读博士和从事博士后研究,2014年学成回国。

 

今天,他已经是国内脑机接口领域的权威专家,担任中科院上海微系统所副所长以及国家2020前沿实验室创始主任、传感技术国家重点实验室副主任。

 

陶虎研究员

 

陶虎是科幻迷。在科幻小说和电影里,最让他着迷的就是和大脑有关的技术,比如用思维直接交流、记忆转移。这也促成他回国后,虚心向中国脑科学界专家请教,找到了研发脑机接口设备这一把自己专业与爱好结合的最好途径。如今,当年被他称为老师的不少专家,如中科院张旭院士、华山医院院长毛颖教授,应邀担任了脑虎科技的顾问,继续支持陶虎实现产学研结合。他还拉来了自己中科大的同班同学彭雷,这位连续成功的创业者辞去了阿里巴巴的高管职务,全职加入脑虎担任创始人和CEO。

 

有创和无创的脑机接口,谁会是未来的王道,陶虎认为,两种方法都有自己的优势和应用场景。但他话锋一转,坚定地支持有创脑机接口。“脑机接口核心挑战是如何在最大限度利用大脑和最低限度损伤大脑之间取得合理的平衡。因为大脑太复杂,我相信无创脑机接口在情绪调控、认知评估等领域会起到重要的作用,但是真正意义上的脑机接口,只有通过和神经元细胞直接连接才能实现。有创脑机接口是一个门槛非常高的研发,中国迫切需要有这方面的自主核心技术。”

陶虎同时认为,有创脑机接口现在可以帮助治疗病人,比如脑外科手术中更精准的脑区定位,比如帮助瘫痪病人实现意念操控机械手、外骨骼,完成吃饭、弹钢琴或行走,比如帮助失语病人解码语言。但是,他认为未来最大的应用在于增强健康人大脑功能的消费级应用。脑虎的愿景就是通过脑机接口技术,让病人恢复成正常人,让正常人成为超人。

 

“这里的关键在于有创脑机接口消费级的应用所带来的便利,能否实现对植入风险的碾压式战胜。”陶虎解释说,“这就有点像手术治疗近视眼,现在越来越多的人接受,是因为手术手段越来越先进,风险和创伤越来越小,效果越来越好。”

 

脑虎科技柔性脑机接口系统的实验兔子

 

陈天桥:慈善家和投资人两个身份

支持中国科学家

 

Neuralink之所以如此受到全球的关注,很大程度上是因为这家企业背后的世界首富埃隆马斯克。有趣的是,要做中国Neuralink的脑虎科技背后,也有一位首富的身影,他就是前中国首富,盛大集团和天桥脑科学研究院创始人陈天桥。

 

2020年10月,天桥脑科学研究院在中国落成第一个前沿实验室的仪式上,陶虎就带着植入在小白鼠脑中的第一代产品,作为研究院支持的项目亮相,引起了轰动。陶虎还加入了天桥脑科学研究院,成为了研究院在中国第一位非神经科学专业的研究员。脑虎科技三次融资,陈天桥旗下的盛大全部参与,既是天使轮唯一投资者,也是最大的机构投资者。

 

盛大集团和天桥脑科学研究院创始人陈天桥

 

陶虎回忆起第一次和陈天桥相见,是一年半之前通过视频会议谈了一个小时。当时,他既希望把这一技术继续推进研发,也希望成果转化落地,也接触了一些投资人。受到Neuralink概念刺激,大家都很感兴趣,但是普遍关心一个问题,消费级的脑机接口产品预计什么时候可以落地?陶虎咬咬牙回答说10年,投资人遗憾地摇头,太长了,我们希望是5年到8年。

 

“陈天桥听到后,马上对我说,10年不算长,只要你坚持做,一步一个脚印,20年或者30年,我都愿意支持你。”1个小时的沟通,陈天桥当场拍板。更让陶虎惊喜的是,陈天桥表示会用两个身份来全面支持,作为慈善家,天桥脑科学研究院扶持科学家陶虎的科研;作为投资人,盛大投资孵化创始人陶虎的企业。

 

之后,天桥脑科学研究院在科研领域给与了陶虎团队大力的支持。“我参加了研究院举办的对话大脑院士论坛,第一位外国院士是天桥脑科学研究院加州理工脑机接口中心的主任Richard Andersen院士,老先生正是Neuralink首任首席科学家的导师,我收获很大。”陶虎说。他透露,目前,天桥脑科学研究院正在积极探讨与微系统所共同培养中国脑机接口领域的交叉复合型人才。

 

“在创业领域,陈天桥先生不仅投资,而且非常愿意为我出主意,他敏锐的商业眼光和思维让我很受启发,让我明白了产学研结合要以市场和需求为导向,不能在实验室里闭门造车。”

 

陈天桥说:“脑机接口一直是我最关注、最感兴趣的脑科学领域之一。我很高兴能够从慈善科研和创业孵化两个维度,全面支持陶虎这样充满梦想又脚踏实地的杰出中国青年科学家。”

 

陈天桥指出:“我们以慈善的方式支持脑科学研究的初心不会改变。正因为这种初心,我们才敢于进入这一高投入、高风险、长时间的科研领域;除了资金,更会提供难以用金钱衡量的稀缺资源。”他介绍,天桥脑科学研究院会持续通过无偿捐赠等形式支持中国脑科学,打造民间慈善支持基础前沿研究的全新模式。对其中产学研结合的科研成果,盛大会通过投资孵化等形式,推进成果转化。他希望把陶虎做成一个支持中国脑科学研究的样板,真正让脑科学成果造福大众,造福科学家。

 

12

2022-01

中枢神经系统(CNS)主要由神经元和胶质细胞组成。神经元执行神经信号的传递和整合功能,而胶质细胞起重要的支撑和营养作用。与外周组织器官不同,成年后哺乳动物中枢神经系统的神经元几乎不能再生。在神经退行性病变中,如阿尔兹海默病和帕金森病,神经元会大量死亡,死亡的神经元无法再生,从而造成不可逆的严重脑功能损伤。与静态的神经元不同,胶质细胞具有一定的再生能力。

此前的研究通过操控单个基因,诱导胶质细胞发生重编程(reprogramming)或转分化(conversion),使其分化成神经元。该思路可利用一类可再生的细胞(胶质细胞)补充损失的不可再生的细胞(神经元),实现神经元的原位再生(in situ regeneration),从而治疗神经退行性病变。2002年,德国马克斯·普朗克神经生物学研究所报告了PAX6可诱导星形胶质细胞重编程为神经元。虽然星形胶质细胞能够再生,但是其再生能力较弱,因此研究人员在持续探索能否通过诱导其他再生能力强的胶质细胞,将其重编程为神经元。

2018年,复旦大学彭勃教授团队与TCCI研究员、上海精神卫生中心袁逖飞教授、饶艳霞博士合作,发现小胶质细胞是脑内增殖最快的细胞类型,在基本完全清除后可以迅速再殖并恢复正常功能。这些发现为脑疾病的治疗提出了全新的思路:能否通过小胶质细胞作为细胞载体,对脑功能实施操纵以干预神经精神疾病?在此过程中,一个迫切需要回答的问题是细胞载体功能的稳定性。

2019年,来自日本的Kinichi Nakashima研究团队发现通过慢病毒异源性表达NeuroD1,可诱导小胶质细胞重编程为神经元。然后,对胶质细胞进行转分化的可行性以及功能性存在争议,比如有对NeuroD1介导的星形胶质细胞-神经元重编程是否是实验假象的质疑。

2021年12月,上海市精神卫生中心的饶艳霞博士与天桥脑科学研究院(TCCI)转化中心主任、华山医院院长毛颖教授团队、复旦大学彭勃教授团队以及TCCI研究员、上海精神卫生中心袁逖飞教授团队展开联合攻关,在神经科学领域顶级期刊Neuron上发表了题为  NeuroD1 induces microglial apoptosis and cannot induce microglia-to-neuron cross-lineage reprogramming的文章。

 

 

▷ NeuroD1诱导小胶质细胞凋亡但不能诱导小胶质细胞到神经元跨谱系重编程,图片来源:Shiqin Ting and Bo Peng

 

研究人员利用活细胞成像、谱系追踪和药理学等多个手段对NeuroD1介导的小胶质细胞-神经元重编程现象进行了系统性探索。他们严谨地证明了NeuroD1不具备将小胶质细胞转分化为神经元的能力。

该研究对领域内现有的种种质疑做出了严谨的求证,并为胶质细胞-神经元重编程研究提出三个基本原则:(1)通过严谨和明确的谱系追踪,设置合理设计的对照组证明,并排除存在病毒泄漏的可能性;(2)通过明确的活体/活细胞成像证据,观察到胶质细胞转分化的递进转变过程;(3)通过操纵相关类型的胶质细胞,那么该因子所介导的细胞类型转分化将不会发生。本研究的研究成果为精准操纵小胶质细胞以干预神经精神疾病提供了重要的实验证据和理论支持。

该团队发现日本团队报道的NeuroD1介导小胶质细胞-神经元的重编程并非真实现象,而是由于实验设计不严谨所引起的假象。这种由于病毒非特异性泄露等原因造成的实验假象在相关研究领域内较常发生。鉴于此,该研究最重要之处在于提出验证/证实胶质细胞-神经元转分化所需满足的三个基本原则,在此基础上对内源性神经再生现象去伪存真。

上海市精神卫生中心饶艳霞博士为该论文的第一作者和共同通讯作者。复旦大学脑科学转化研究院彭勃教授、TCCI转化中心主任、华山医院院长毛颖教授和TCCI研究员、上海精神卫生中心袁逖飞教授为本文的共同通讯作者。该团队多人为此研究作出贡献。

10

2021-12

 

“中枢神经系统损伤之后,是否拥有和皮肤、骨骼一样的再生和修复能力?经典教科书告诉我们神经是不可再生的,但是在实际工作中,一部分病人遭受重大神经创伤之后,通过手术和康复锻炼,却能够逐步恢复到接近正常的神经功能状态,比如车神舒马赫。”这是华山医院院长毛颖教授,今天在“对话大脑”院士论坛第二期的开场提问。苏国辉院士和Rusty Gage教授围绕这一提问,与线上线下近5万名观众进行了分享和交流。

这一论坛由天桥脑科学研究院(Tianqiao and Chrissy Chen Institute,TCCI)与中国神经科学学会神经外科学基础与临床分会共同主办。TCCI创始人陈天桥说,推出“对话大脑”论坛,是希望倡导一种“打破砂锅问到底”的科学精神,让青年科学家追问国际大咖,让非专业人士追问科学家,吸引更多的科学家共同探索脑科学的边界,吸引更多的公众共同关心和支持脑科学。论坛主持人毛颖教授介绍,这一论坛将长期举办,至少每季度一次,做成永不落幕的脑科学高端国际学术交流和科普讲座,不仅吸引业内人士,也要吸引对脑科学感兴趣、受过良好教育的非专业人士。

 

 

在第二期论坛上,中国科学院院士、暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院院长、香港大学医学院讲座教授国辉,索尔克生物研究所所长、遗传实验室教授Rusty Gage分别做了精彩的分享。苏国辉院士被誉为“世界视神经再生研究的先驱者”,他是第一位证明了“成年哺乳动物的视网膜节细胞可以实现再生”的科学家。Rusty Gage教授专注于研究成人中枢神经系统可塑性以及适应能力,他的团队曾发现人类大脑在成年后会产生新的神经细胞。

 

用人体细胞建模衰老

探索阿尔兹海默症研究新途径

Gage教授以衰老和阿尔兹海默症为主题进行了在线分享。他认为,衰老不仅是“与时俱退”地失去机体功能,还是人们罹患癌症、糖尿病和包括阿尔兹海默症在内的神经退行性疾病的最大危险因素。阿尔兹海默症以及衰老是一种“多系统”紊乱,需要通过不断了解不同系统相互交流的方式来解决这一难题。

Gage教授介绍了他们团队探索模拟神经细胞衰老的体外模型之路。过往,他的团队获取了0-89岁人类的皮肤细胞,并将这些细胞诱导成多功能性干细胞(iPSCs),iPSCs曾被广泛应用于衰老以及阿尔兹海默症的研究。然而,他们发现iPSCs细胞诱导分化的神经元细胞,其“年龄特征”完全被抹去了,因此并不适合进行神经元细胞衰老相关的研究。后来,团队利用Ascl1和Ngn基因片段以及小分子强化方法,将年轻的或年老的皮肤成纤维细胞直接诱导成神经元细胞(iNs),发现iNs有效保留了人类细胞转录组的年龄特征。同时,还证明了RanBP17蛋白是影响细胞衰老的关键因素。

在最新的研究中,Gage教授团队将阿尔兹海默症患者的成纤维细胞直接转化为iNs,建立了可以表征衰老的神经元模型。他们发现来自于阿尔兹海默症患者的iNs在表观遗传层面与正常人不同,而是与衰老过程所引起的表观遗传(在不改变DNA序列的情况下就能影响基因的表达)变化更相似。相较于iPSC模型,iNs模型在研究阿尔兹海默症和衰老机制时更具优势,iNs的表观遗传特征更能反映大脑在衰老过程中的不同阶段。

 

Rusty Gage教授连线Brain Talk现场

 

干细胞治疗给脊髓损伤患者带来希望

干细胞新药研发正在健康快速发展

苏国辉院士在现场分享了干细胞治疗脊髓损伤的研究成果。脊髓损伤是一种难恢复且致残率极高的中枢神经系统损伤性疾病,目前尚无确切有效的治疗方案。

苏院士说,干细胞有全能干细胞、多能干细胞和单能干细胞,作为人体各种组织细胞的祖细胞,它具有自我更新能力和分化潜能,可以分化成多种功能细胞,具有再生各种组织器官的潜在功能。随着干细胞治疗技术的不断发展,脊髓损伤这一难治性疾病的治疗有了新的希望。他在香港和昆明同步进行脐带血细胞移植治疗脊髓损伤的临床试验,慢性完全性脊髓损伤病人接受了脊髓内脐带血单个核细胞(UCBMC)移植,结果发现UCBMC移植可以促进感觉功能恢复。患者在移植治疗后,接受了3-6个月步行训练,其中75%的病人能恢复到在少量人力协助下行走的水平,大部分病人的大小便控制功能也得到了一定程度的改善。此外,影像学分析显示患者的脊髓纤维束得以再生。

苏院士表示,干细胞可分化为神经元星形胶质细胞和少突胶质细胞,达到在结构和功能上的修复或替代,同时产生多种细胞外基质,填充脊髓损伤后遗留的空腔,为再生轴突提供支持物。目前,移植细胞有多种类型,而考虑到安全性,目前主要使用间充质干细胞(如骨髓、脐带、脂肪组织)。

苏院士介绍,间充质干细胞具有有效的抗炎、神经营养和促进神经再生作用,能有效促进脊髓损伤后的运动功能和感觉功能修复。在食蟹猴脊髓损伤模型中,移植人脂肪间充质干细胞后,它们的步态周期显著恢复、纤维显著增多,同时促进其神经再生,这证明了间充质干细胞治疗脊髓损伤的有效性。

苏院士还展望了干细胞新药的研发前景。苏院士带领的自主研发团队正在研发人脐带间充质干细胞治疗膝骨关节炎新药,作为1类创新药,目前正式获得国家药品监督管理局的临床试验申请受理,预计2021年底启动临床试验。他指出:“干细胞治疗作为再生医学领域中最先进的治疗方式,已在膝骨关节炎治疗中具有显著的治疗效果,它势必会推动医疗、预防医学等行业发生颠覆性的革命。随着干细胞产业政策不断的完善和落地,未来需要加快核心关键技术研发、推进科技与产业的深度融合、强化科技成果的转移转化等。”

 

苏国辉院士现场分享

 

本次院士论坛特别设置了TCCI追问环节。“追问”是天桥脑科学研究院旗下的独立科学媒体,此前在公众号征集了来自青年科学家的问题,现场从事神经科学研究的青年学者、热爱神经科学的非专业人士从这些问题出发开启了进一步追问。

 

苏国辉院士和毛颖教授对话圆桌话题

 

追问读者的第一个问题是,“干细胞移植和体内转分化,哪个策略更有前景?各自优缺点是什么?”对此,Gage教授回答说:“目前有很多正在进行的临床研究,这些研究有些使用胚胎组织或是诱导性多能干细胞,将它们移植到受损部位。我们当然需要更多这样的研究,不过同时我们也需要做关于疾病与损伤的基础研究。比如,关于胶质细胞转化为神经元细胞,这是很前沿的转分化研究,目前只在动物模型上进行过试验。这是个广受热议的研究话题,科学家对此有所争议,但它也是很有前景的研究方向。我认为对于干细胞移植的研究,目前已经进行良多,而对体内转分化研究将会有更多‘健康’的研究与讨论。”

苏院士赞同Gage教授的观点,他说:“在脊髓损伤的病人中,80%的患者有残留的纤维,但不具备功能,所以他们没有感觉。我们的研究希望发挥出残留纤维的功能。而干细胞移植的优点在于其安全有效。它可以促进髓鞘的发生,分泌出营养因子。我的研究使用了脐带血单个核细胞(UCBMC),尽管已有成效,患者可以走路,但他们无法抬腿。我希望干细胞移植可以在未来改善这个现象。细胞转化也是一种方法,但它离临床应用还比较远,目前距离临床应用更近的是外源性干细胞移植。

 

 

追问读者问道:“最近,对于胶质细胞是否真的能转化为神经元引发争论,您如何看待这场争论?”对此,苏院士指出,神经系统里有两种细胞——神经元和胶质细胞。在脑中风患者的大脑中,很多神经元丢失,但保留了大量的胶质细胞。胶质细胞有分化再生能力,利用重编程可以将胶质细胞转化成神经元。他补充说:“针对争议的问题,我和陈功教授进行了交流,一个重要的原因可能是药物浓度太高,进而影响细胞的功能。陈功教授也做了系列的研究,近期应该会发表。因为它潜在的有效转化能力非常强,所以大家很关注这个领域,不过这还需进一步的试验验证。”

作者:Jiahui

编辑:Lixia,EY,花椒

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2021-11

美食的诱惑、工作的压力、身材的焦虑、睡眠不规律等因素带来的贪食、厌食、进食不规律等,导致进食障碍对公众健康的影响日益加剧,严重时甚至危及生命,更需要诸多专业医生的共同治疗。2021年11月16日,由天桥脑科学研究院(TCCI)旗下追问媒体、复旦大学附属华山医院全科医学科以及上海医师协会全科医师分会共同主办“胖与瘦的难过”论坛,聚焦进食与代谢问题的诊治和健康管理。

 

 

论坛主持人、TCCI研究员、华山医院全科医学科主任黄延焱介绍,希望从全科医学角度,从生理、心理、社会模式角度对进食相关健康问题进行诠释和解读。这也是TCCI旗下追问媒体新栏目“追问新知”的第一次亮相,重点关注脑健康领域最新的科研发现和成果,致力于提升公众的脑健康、精神心理健康观念。

 

华山医院内分泌科主任医师鹿斌

 

华山医院内分泌科主任医师鹿斌:从内分泌视角分析了肥胖的病因、病理生理状态及伴随疾病等。肥胖并不是单纯的体重增加,体内脂肪堆积,而是一种可以导致健康损害的慢性代谢疾病,肥胖会带来严重的代谢、心血管、呼吸、肌肉骨骼、多肿瘤的高发等危害。对于肥胖者而言,需要合理饮食(限制能量摄入、高蛋白质膳食以及“5+2”轻断食模式)、加强体育锻炼(有氧运动与抗阻运动相结合)、行为调整(细嚼慢咽、选用低脂食物)、心理支持、药物治疗(目前唯一的非中枢作用的减重药奥利司他,以及二甲双胍、SGLT-2抑制剂、GLP-1受体激动剂等降糖药物)以及手术治疗多种方式相结合的综合疗法。

 

华山医院减重及代谢及疝与腹壁外科主任姚琪远

 

华山医院减重及代谢及疝与腹壁外科主任姚琪远:我国目前有超9000万人受肥胖困扰。最新数据表明,成年人中有超过1/2的人存在超重或肥胖问题。对于严重的肥胖,即BMI超32.5%或BMI超27.5%并伴有代谢紊乱,可采用手术治疗,且手术治疗优于药物治疗。手术分为缩胃(减少摄入)手术、缩肠手术(减少吸收),或两者结合。目前最流行的控制体重的术式是腹腔镜缩胃手术,但其短板也比较明显,比如复胖、合并症复燃。医生应权衡利弊,平衡手术风险与获益,并为后续手术留余地。

上海市精神卫生中心临床心理科主任陈珏:进食障碍是一种以进食行为异常为突出表现,并伴有显著的体重改变和生理功能紊乱的精神障碍。其具体表现为进食行为紊乱,如限制进食、过度运动、暴食、暴食后催吐等。紊乱进食行为背后折射出患者存在严重的心理障碍,如对自身体重、体形认知歪曲。进食障碍在我国呈增多趋势,治疗的一大难点在于,难以治愈、反复发作、病程迁延。进食障碍可以分为六种,常见的是神经性厌食症、神经性贪食症和暴食障碍。厌食症患者有严格的节食行为且体重低于正常水平,贪食症和暴食障碍患者都存在暴饮暴食的特点,但贪食症患者有引吐、滥用泻药等清除行为,而暴食障碍无清除行为。进食障碍的治疗需要与多学科专业人士及患者、家庭的密切合作,并且采用不同治疗方式相结合的综合性个体化治疗方案。值得注意的是,神经性厌食症是最致命的心理障碍,其死亡率高达20%。

 

TCCI研究员、华山医院睡眠障碍中心诊治执行主任于欢

 

TCCI研究员、华山医院睡眠障碍中心诊治执行主任于欢:从睡眠与饮食的角度分享了相对不常见的两种进食障碍——夜食综合征和睡眠相关进食障碍。夜食症并非只是夜间进食变多,诊断标准包括夜间食欲亢进、伴随食物摄入的夜间醒转,以及需要符合其他临床特点如清晨厌食、失眠、需要吃东西才能入睡或重新入睡等。此外,睡眠相关进食障碍(SRED)诊断标准一般归类于非快速眼动睡眠期异态睡眠(睡眠相关觉醒障碍),包括在睡眠期间反复出现醒转期间的饮食功能失调;反复不自主进食,并出现进食成分特殊的现象或整个过程中发生伤害性行为亦或是由此造成不良健康后果;进食发作期间,其意识部分或完全丧失等。需要注意的是,睡眠中进食行为常伴随其他睡眠疾病症状发生,容易被忽视。

 

华山医院全科医学主治医师顾洁

 

华山医院全科医学主治医师顾洁分享了基于正念的自我健康饮食管理技术,主要强调自我主动性在进食障碍治疗中的重要作用。上海市新华街道社区卫生服务中心全科主任医师袁志敏介绍了谈社区人群的健康饮食管理。

分享讨论环节,天桥脑科学研究院的独立科学媒体——追问,就前期活动预告中收集到的读者感兴趣的问题现场追问与会专家。从“如何确定自己是自制力太差还是属于暴食症”到“食欲一直很低,需要调整吗”,再到“现在的评价标准更多地是针对女性,会有对男性的筛查标准吗”“进食障碍能治愈吗,是否容易反复发作”,针对“追问”提到的这些问题,专家们充分表达了自己的观点和见解。

陈珏表示,暴食与自制力差导致的多食显著不同,暴食是在有限的时间内吃大量的食物,吃普通人两倍或三倍分量的食物,并且行为是失控的,即无法控制自己的行为。这不等同于自制力差,暴食症是一种疾病,需要的是治疗。

对于食欲很低要不要调整的问题,需要辩证对待,是一直以来都吃得比较少,还是说存在病期。如果有病期,我们要先考虑会不会是抑郁症引起的食欲低下,排除抑郁症后,再考虑是不是有进食障碍。但需要纠正的是,厌食症的人食欲并不低,他只是控制自己不让自己多吃,反过来,因为过度的控制,反而食欲会更旺盛。这就是为什么有的人过度节食之后,过一段时间会出现暴饮暴食的情况,甚至有一些人行为上没有暴食,但是会更喜欢看食物的图片、看直播、逛超市,用这种方式来补偿由吃得少导致的对食物兴趣增加的情况。

专家还指出,厌食症和暴食症的标准不分男女。比如在厌食症的体重标准上,通过成年人体重指数是否低于18.5来判断,并不区分男性或女性。只是因为人群中常见的患者是女性,所以会说女性厌食症标准等。

同时,进食障碍是能够治愈的,神经性厌食症的治愈率在50%左右,神经性贪食症的治愈率约50%~70%,暴食症的治愈率更高。不过,进食障碍是容易反复发作的疾病,所以治愈以后需要定期随访,尤其是厌食症,还可以通过一些心理治疗的方式预防复发。

 

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2021-11

 

近日,天桥脑科学研究院(TCCI)研究员黄延焱教授作为作者之一,在国际老年病学期刊BMC Geriatrics 发文,揭示在上海社区老年人群体中体育活动的模式与抑郁症的关系,显示体育活动的数量和模式都与社区老年居民的抑郁症状有关。该研究得到了TCCI支持。

本研究运用潜在类别分析,探索了社区老年人的身体活动类型,并检验身体活动类型、活动量和抑郁的关联。基于对上海市闵行区2525名社区老年人的调查分析,共生成4种社区老年人身体活动类型:“家务型”、“体育运动型”、“园艺或照顾者型”、以及“步行者型”,身体活动类型和活动量均与抑郁症状显著相关。宏观层面的干预应该鼓励社区居住的老年人增加体育活动的数量以减少抑郁症的风险。

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2021-11