Effect of astrocyte on synchronization of thermosensitive neuron-astrocyte minimum system

Astrocytes have a regulatory function on the central nervous system (CNS), especially in the temperature-sensitive hippocampal region. In order to explore the thermosensitive dynamic mechanism of astrocytes in the CNS, we establish a neuron-astrocyte minimum system to analyze the synchronization change characteristics based on the Hodgkin-Huxley model, in which a pyramidal cell and an interneuron are connected by an astrocyte. The temperature range is set as 0 ℃-40 ℃ to juggle between theoretical calculation and the reality of a brain environment. It is shown that the synchronization of thermosensitive neurons exhibits nonlinear behavior with changes in astrocyte parameters. At a temperature range of 0 ℃-18 ℃, the effects of the astrocyte can provide a tremendous influence on neurons in synchronization. We find the existence of a value for inositol triphosphate (IP₃) production rate and feedback intensities of astrocytes to neurons, which can ensure the weak synchronization of two neurons. In addition, it is revealed that the regulation of astrocytes to pyramidal cells is more sensitive than that to interneurons. Finally, it is shown that the synchronization and phase transition of neurons depend on the change in Ca²⁺ concentration at the temperature of weak synchronization. The results in this paper provide some enlightenment on the mechanism of cognitive dysfunction and neurological disorders with astrocytes.     

基于DNA损伤的蛋白调控网络研究

细胞生长的每个阶段都离不开蛋白质相互作用.研究细胞周期的功能、调控机理及参与调控的蛋白质之间的关系对生物工程等领域有重大的应用价值.本文通过研究电离辐射下生物体细胞的DNA损伤后,细胞内以p53为核心的扩展蛋白调控网络的功能、原理及其自修复机理,在现有蛋白网络基础上引入更多蛋白网络调控因子来建立蛋白调控网络,仿真模拟更为全面的细胞周期进程;并且从复杂网络图论和细胞周期调控两个方面分析扩展PMP调控网络的抗扰能力及自修复机理,结果表明:1)蛋白网络在对抗环境中出现的小扰动时具有较强的稳定性.但在面对蓄意攻击时网络的稳定性较差.2)受损的DNA能否被修复取决于p53蛋白的动力学行为,即低损伤与中损伤情况下,p53可诱导细胞周期进程阻滞来完成细胞的自修复;而当高损伤或过损伤时,p53蛋白浓度表现为周期振荡行为并诱导细胞凋亡.     

磁刺激穴位复杂脑功能网络构建与分析

本文采用互信息方法对磁刺激内关穴过程中的脑电信 号进行了两两通道间非线性时域关联特性分析, 构建了不同频率刺激前、刺激中、刺激后的脑功能网络, 并基于复杂网络理论对脑功能网络的特征进行了深入研究. 结果表明, 磁刺激频率为3 Hz 时, 大脑功能网络的平均度、平均聚类系数和全局效率与刺激前相比均有显著升高, 平均路径长度显著降低, 并且相应脑功能网络的"小世界"属性有所增强, 信息在大脑各区域间的传递更加高效. 本研究首次开展了磁刺激穴位复杂脑功能网络的构建与分析, 为探索磁刺激穴位对大脑神经调节的作用和机理提供新思路和新方法. 关键词： 复杂网络 磁刺激 脑功能网络 互信息     

时变动态贝叶斯网络模型及其在皮层脑电网络连接中的应用

大脑执行语言的发音需要顶叶、颞叶、额叶等多个脑区协同完成.皮层脑电具有高时间分辨率、较高空间分辨率和高信噪比等优势,为研究大脑的电生理特性提供了重要的技术手段.为了探索大脑对语言的动态处理过程,利用多尺度皮层脑电(标准电极与微电极)分析了被试在执行音节朗读任务时的皮层脑电信号的高频gamma段特征,提出采用时变动态贝叶斯网络构建单次实验任务的有向网络.结果显示该方法能够快速有效地构建语言任务过程中标准电极、微电极以及二者之间的有向网络连接,且反映了大规模网络(标准电极之间的连接)、局部网络(微电极之间的连接)以及大规模网络与局部网络之间的连接(标准电极与微电极之间的连接)随语言任务发生的动态改变.研究还发现,发音时刻之前与之后的网络连接存在显著性差异,且发音方式不同的音节网络间也存在明显差异.该研究将有助于癫痫等神经疾病的术前临床评估以及理解大脑对语言加工的实时处理过程.     

Tb2Fe17-xSix单晶磁性和窄畴壁的研究

在Tb₂Fe₁₇化合物中用Si替代Fe观察到晶格参数减小和居里温度升高.平均场理论分析指出,Si对Fe的替代使Fe-Fe间的交换作用明显增强、Tb-Fe间交换作用轻微地减弱.通过拟合Tb₂Fe_17-xSi_x(x=0.0,1.0,2.0,3.0,3.3)单晶的磁化曲线,得到了化合物在不同组分和温度下的各向异性常数.在Tb₂(Fe,Si)₁₇单晶的磁化和退磁     

Tb2Fe17-xSix单晶磁性和窄畴壁的研究

在 Ｔｂ２ Ｆｅ１７ 化合物中用 Ｓｉ 替代 Ｆｅ 观察到晶格参数减小和居里温度升高．平均场理论分析指出, Ｓｉ 对 Ｆｅ 的替代使 Ｆｅ Ｆｅ 间的交换作用明显增强、 Ｔｂ Ｆｅ 间交换作用轻微地减弱．通过拟合 Ｔｂ２ Ｆｅ１７ － ｘ Ｓｉｘ（ ｘ ＝ ００ ,１０ ,２０ ,３０ ,３３） 单晶的磁化曲线,得到了化合物在不同组分和温度下的各向异性常数．在 Ｔｂ２（ Ｆｅ , Ｓｉ）１７ 单晶的磁化和退磁过程中,观察到 Ｓｉ 替代 Ｆｅ 时引起低温下的本征窄畴壁钉扎和矫顽力增强．计及三个各向异性常数的计算以及用 Ｅｇａｍｉ 热激发模型和 Ｈｃ 与 Ｔ 的经验关系,对畴壁能和畴壁厚度的计算都证明了 Ｓｉ 的替代导致了窄畴壁的存在,分析了它们随成分和温度变化的规律．     

TbyDy1-y(Fe1-xTx)2(T=Al,Mn)的磁致伸缩与内禀磁致伸缩特性

用直拉单晶生长系统制备Tb_yDy_1-x(Fe_1-xT_x)₂(T=Al,Mn)单晶,并测量其磁致伸缩.用电弧炉合成多晶Tb_yDy_1-y(Fe_1-xT_x)₂(T=Al,Mn),并用X射线衍射方法测量拟合得到内禀磁致伸缩.结果表明,Al和Mn替代后饱和磁场降低,说明Al和Mn的替代明显地降低了各向异性能.随Al和Mn替代量的增加,总的趋势是材料的内禀磁致伸缩λ₁₁₁降低.对Tb_0.5Dy_0.5(Fe_0.9Mn_0.1)₂单晶,在不加压情况下的磁致伸缩效果并不明显,但当施加压力时,磁致伸缩变化显著,尤其在12—26MPa压力下,磁致伸缩变化很大,且低场效果很好. 关键词：