Дуальная ансамблевая модель функции инфралимбической коры в поведенческой гибкости

Повреждение митохондрий является общей характерной чертой старения мозга и нейродегенерации. В то время как патологические мутации тау нарушают митохондриальную динамику и функцию, физиологическая роль дикого типа (WT) тау в поддержании митохондриального гомеостаза остается плохо понятой. Здесь, используя мышей, лишенных PTL-1, гомолога тау у нематод, и тау соответственно, мы показываем, что дефицит тау способствует смещению к состоянию митохондриального слияния, связанному с повышенной митохондриальной функцией и устойчивостью к стрессу. В обеих моделях потеря тау приводит к увеличению митохондриальной активности и измененному редокс-гомеостазу, в то время как она повышает устойчивость к тепловому и митохондриальному стрессу. Удивительно, что потеря FZO-1, гомолога митофузина, устраняет благоприятные фенотипы, тогда как его чрезмерная экспрессия моделирует ключевые аспекты дефицита тау/PTL-1. В совокупности наши результаты выявляют сохраненную роль WT тау в сдерживании митохондриального слияния и функциональной адаптации, подчеркивая его вклад в митохондриальный гомеостаз и клеточные стрессовые реакции.

Классические нейробиологические модели человеческой речи и языка подчеркивали доминирующую роль височной доли в восприятии речи, тогда как премоторные области, включая вентральную премоторную кору (PMv), находятся на уровне артикуляционной обработки. Однако нарастающие доказательства из нейровизуализации, клинических и вычислительных исследований предполагают, что премоторная кора может играть более значимую роль в обработке речи, чем артикуляция. Точная степень и функциональная организация этих связей, связанных с речью, остаются неясными. В этом исследовании мы объединили естественное восприятие речи с вычислительными модельными методами для характеристики организации речевых представлений в PMv. Мы функционально локализовали кортикальную область, которая охватывает ранее описанные премоторные речевые области, которую мы называем премоторной языковой областью (PML). Используя акустические, фонемные, семантические и глубокие нейронные представления речи, мы выяснили, что PML содержит представления, охватывающие всю иерархию обработки речи, от низкоуровневых акустических признаков до высокоуровневой семантической информации. Эти представления располагаются вдоль гладкого задне-переднего градиента, с все более абстрактными речевыми представлениями, возникающими по мере продвижения к передней части PML. Более того, этот организационный градиент соответствует канонической иерархии обработки речи в височных слуховых областях. Эти результаты ставят под сомнение традиционное представление о премоторной коре как о в первую очередь акустико-артикуляционной единице и вместо этого идентифицируют PML как иерархически организованную область обработки речи, которая сопоставима с височной слуховой корой. Это предоставляет новую основу для понимания роли премоторной коры в восприятии речи.

Введение. Ремоделирование левого желудочка (ЛЖ) связано с нарушением сердечной функции и повышенным риском возникновения сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ). Текущие определения ремоделирования используют широкие категории, основанные на гипертрофии и средней толщине стенки. Кардиологическая магнитно-резонансная томография (КМРТ) обеспечивает детальную характеристику региональных свойств миокарда, что может улучшить стратификацию риска ССЗ с учетом половых различий. Цели. Мы поставили свою задачу выявить детальные паттерны ремоделирования ЛЖ, их связь с риском ССЗ и клинические предикторы. Методы. Данные о толщине стенок ЛЖ были получены с помощью КМРТ в трех независимых популяционных когорт (SHIP-TREND-0, n=931; SHIP-START-2, n=490; KORA-FF4, n=368). Половые различия в паттернах ремоделирования были определены с использованием кластерного анализа k-средних и связаны с установленными шкалами риска ССЗ, заболеваемостью и общей смертностью. Для выбора релевантных клинических предикторов паттернов ремоделирования использовалась многопараметрическая регрессия с регуляризацией LASSO. Результаты. В выборку вошли 991 мужчина (средний возраст 52,9 года, распространенность ССЗ 7,8%) и 798 женщин (52,5 года, 2%). Были обнаружены четыре кластера ремоделирования для мужчин и женщин соответственно. Для подмножества этих кластеров были найдены значимые связи с увеличенным риском ССЗ, например, у женщин кластер высокого риска был ассоциирован с увеличением на 10,6 (95% доверительный интервал: 8,9, 12,3) процента в 10-летней шкале риска Фрамингема. Связи были независимы от артериального давления и массы миокарда. Только у женщин связи также были независимы от средней толщины стенки и концентричности ЛЖ. Выбор переменных выявил отличительные клинические предикторы паттернов ремоделирования. Заключение. Особенно у женщин, региональные паттерны толщины стенок ЛЖ выявляют неблагоприятное ремоделирование сердца и могут улучшить стратификацию риска ССЗ сверх существующих стратегий. Автоматизированная реализация во время получения изображений и интеграция с моделями на основе формы могут способствовать клиническому применению.

Введение. Старение характеризуется широкомасштабными изменениями коры, однако молекулярные основы и механизмы на уровне сети, лежащие в основе этой изменчивости, остаются недостаточно понятными. Методы. Мы проанализировали структурные данные МРТ у 952 взрослых людей в возрасте от 18 до 94 лет, используя морфометрические сети схожести, подтипы и стадии, а также кортикальную транскриптомику. Внутреннюю связанность в сетях коры изучали в трех основных корковых сетях и сравнивали с кортикальными паттернами экспрессии генов, связанных с долголетием. Результаты. На основе различных паттернов морфометрической схожести внутри сети и их ассоциаций с генами долголетия, выделились два устойчивых подтипа, связанных со старением. Нормативный подтип старения (метаболически-иммунный) показал профили связанности, соответствующие типичному возрастному снижению, и обогатился генами, участвующими в метаболизме, инсулиновом сигнальном пути и регуляции иммунных процессов. Компенсаторный подтип (стресс-ремонт) демонстрировал более сохраненную связанность внутри сети и был ассоциирован с генами, связанными с ответом на стресс, ремонтом ДНК и протеостазом. Несмотря на наложение двух подтипов в путях окислительного стресса и нейродегенерации, они имели разные молекулярные сигнатуры, связанные с различными траекториями коркового старения. Заключение. Объединяя морфометрию на основе сети с транскриптомикой, мы устанавливаем подход к моделированию, который различает нормативное снижение и компенсаторную адаптацию в корковом старении и предоставляет биологически значимые маркеры старения мозга.

Астроглии, долгое время считавшиеся поддерживающими клетками центральной нервной системы (ЦНС), играют критически важную роль во врожденном иммунитете. В этом обзоре исследуются иммунные сигнальные пути в астроглиях, включая распознавание паттернов с помощью Toll-подобных рецепторов, сенсоров нуклеиновых кислот и инфламмасом. Эти пути позволяют обнаруживать сигналы опасности и инициировать защитные реакции и эндогенные функции врожденного иммунитета. Сигнальные пути на выходе, включая интерфероновый путь, путь NF-κB и STAT3, участвуют в реактивности астроглий и способствуют секреции цитокинов, противовирусным ответам, фагоцитозу и многим другим иммунным функциям. Хотя эти реакции жизненно важны для здоровья ЦНС, их дисрегуляция может способствовать хроническому воспалению и нейродегенерации при таких заболеваниях, как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, рассеянный склероз и боковой амиотрофический склероз. Кроме того, астроглии демонстрируют региональную гетерогенность в своих иммунных реакциях, что может влиять на течение заболеваний. Мы выделяем нерешенные вопросы, касающиеся иммунных функций астроглий, их взаимодействия с профессиональными иммунными клетками и их двойных защитных и патологических ролей.

Нейронная обратная связь играет важную роль в контроле движений, и множествоneurological расстройств (например, инсульт, детский церебральный паралич, болезнь Паркинсона, неполная травма спинного мозга) характеризуется измененной нейронной обратной связью. Исследователи создали множество вычислительных нейромышечно-скелетных моделей, контролируемых смоделированными механизмами нейронной обратной связи, но эти модели редко представляют реальных людей и, следовательно, не нашли практического клинического применения. В качестве шага к разработке персонализированных методов лечения для людей с неврологическими расстройствами это исследование использовалоPipeline моделирования нейромышечно-скелетной системы для разработки и оценки новой модели управления с синергией на основе прогноза (FF) + обратной связи (FB), используя персонализированную трехмерную модель ходьбы нейромышечно-скелетной системы реального человека после инсульта. Экспериментальные данные о ходьбе, собранные у испытуемого, использовались для создания персонализированной модели ходьбы. Затем для пяти циклов калибровки были созданы персонализированные модели управления синергией на основе FF + FB. Во-первых, персонализированная модель использовалась для оценки активации мышц нижней части тела, соответствующей электромиографическим данным испытуемого, данным о движении суставов и моментах суставов. Во-вторых, были рассчитаны пять активаций синергий на ногу с соответствующими векторами синергии, которые в точности воспроизводили активацию мышц испытуемого и моменты суставов одновременно. В-третьих, номинальные управления активацией синергии FF были рассчитаны путем усреднения активаций синергии для каждой ноги. В-четвертых, номинальные управления активацией синергии FF были масштабированы по 0, 25, 50, 75, 100 и 125%, и разрыв в воспроизведении активации мышц испытуемого был заполнен адаптацией управляющих активаций синергии FB в зависимости от положений суставов, скоростей и моментов в качестве суррогатов для длин мышц, скоростей мышц и сил сухожилий. Затем для трех циклов тестовой ходьбы шесть моделей FF + FB на основе синергии использовались для управления персонализированной моделью ходьбы испытуемого в предсказательных симуляциях. Модель 100% FF (которая все еще имела минимальную обратную связь) наиболее точно воспроизводила тестовые циклы ходьбы, и только модели 75%, 100% и 125% FF предсказали почти периодическое движение при использовании начальных условий, соответствующих экспериментальным значениям. Модели 0%, 25% и 50% FF могли генерировать почти периодические движения ходьбы только тогда, когда начальные условия позволяли значительно отклоняться от экспериментальных значений. Наши результаты предполагают, что предсказательные симуляции ходьбы могут требовать значительного управления с использованием прогноза при моделировании реального человека.