Advances in Applying Computer-Aided Drug Design for Neurodegenerative Diseases

Neurodegenerative diseases (NDs) including Alzheimer’s disease, Parkinson’s disease, amyotrophic lateral sclerosis, and Huntington’s disease are incurable and affect millions of people worldwide. The development of treatments for this unmet clinical need is a major global research challenge. Computer-aided drug design (CADD) methods minimize the huge number of ligands that could be screened in biological assays, reducing the cost, time, and effort required to develop new drugs. In this review, we provide an introduction to CADD and examine the progress in applying CADD and other molecular docking studies to NDs. We provide an updated overview of potential therapeutic targets for various NDs and discuss some of the advantages and disadvantages of these tools.     

数据挖掘预测模型在脑损伤患者认知功能康复中的应用

为了更好地预测后天性脑损伤ABI(Acquired Brain Injury)患者认知功能康复的影响因素,提出基于决策树(DT)、多层感知器(MLP)和广义回归神经网络(GRNN)的三种预测模型。借助于10折交叉验证测试算法,通过专一性、灵敏度和精度分析以及混淆矩阵分析对模型的性能进行测试,从而获得新的知识以评估和改善认知功能康复过程中的有效性。实验结果表明,基于DT的模型的模拟结果明显比其他模型更为优越,预测平均精度可高达90.38%。     

基于C-V模型和MRF的脑部MRI分割

为准确分割脑部磁共振图像(MRI)的灰质、白质和背景,提出一种基于C-V模型和马尔可夫随机场的全自动分割方法。采用C-V模型与形态学相结合的方法对脑MRI进行预处理,去除多余脑组织,获得待分割图像。引入灰度场局部熵的思想对惩罚因子进行估计,利用马尔可夫随机场模型建模实现脑灰白质的分割,并运用形态学方法获得最终分割结果。对96幅IBSR图像和46幅临床图像进行实验,结果表明,该方法能够实现脑部MRI灰白质的全自动分割,且具有较好的分割精度和较快的处理速度。     

培哚普利与缬沙坦对高胆固醇兔脑组织AngⅡ的影响及其抗氧化应激作用

目的探讨高胆固醇兔脑组织RAAS与氧化应激的关系及培哚普利、缬沙坦的干预效果;方法:32只健康新西兰白兔随机分为4组:正常组,高脂组,培哚普利组,缬沙坦组。喂饲8周后,测定血清总胆固醇(Total cholesterol,TC)及低密度脂蛋白(Low den-sity lipoprotein,LDL)浓度。取脑组织测血管紧张素Ⅱ(AngiotensinⅡ,AngⅡ),血红素氧合酶(hemo oxygenase-1,HO-1)的表达及超氧化物岐化酶(SOD)活力,丙二醛(MDA)含量;结果:与正常组相比,高脂组AngⅡ,HO-1表达明显增强,SOD活力下降,MDA升高,培哚普利可降低AngⅡ,而缬沙坦不能,二者均可使HO-1表达上调,SOD活力升高,MDA降低;结论:1)高胆固醇血症时脑组织处于氧化应激状态,肾素血管紧张素醛固酮系统(Rennin-angiotensin-aldosterone system RAAS)激活;2)培哚普利和缬沙坦对组织具有抗氧化应激的保护作用。     

Simulation of the Impact Between Head and Seat Head Restraint During REC Under Consideration of the Multiphase and Nonlinear Features

The impact process between car drivers head and seat head restraint during a car rear end collision is simulated, where the multiphase and nonlinear features of the human brain tissues and the foam material of the seat head restraint are considered. Using the FEM-software LS-DYNA, the brain tissue deformation caused by a car REC is calculated. The purpose of this work is to supply references for improving the design of the head protective devices. The results show that the maximum shear strain appears near the boundaries of different phases and there is a great shear strain gradient in the brain tissues.     

认知任务驱动的fMRI脑功能网络构建方法

针对脑功能网络的构建受到特定大脑图谱对兴趣点描述准确度及覆盖度的限制,提出了基于认知任务信息和神经影像数据的脑功能网络构建方法。首先计算fMRI体素对于认知任务的敏感度,然后在此基础上选取兼顾分布均衡和去中心化的大脑兴趣点,从而构建任务驱动的脑功能网络。实验通过在人脸情绪识别认知任务相关的梭状回构造任务驱动的脑功能网络,其度中心性、聚类系数、全局效率、局部效率这四个复杂网络指标均优于典型大脑图谱梭状回中兴趣点构成的网络。结果表明,计算得到的大脑兴趣点具有更强的整合性,更适合用于表征特定认知任务下的脑功能网络。     

基于智能计算的脑机制研究

解析脑认知原理和脑疾病的发病机制已是当下脑科学研究的热点。智能计算在脑影像领域的应用可为认知心理学研究、脑疾病的识别和干预以及类脑智能理论研究等提供借鉴和参考。本文介绍利用智能影像计算方法在识别脑认知网络成分、构建脑有向连接模型、预测认知行为变化、构建心理过程神经表征等方面的工作,并对未来相关研究进行展望。     

基于遗传蜂群算法的运动想象BCI系统导联选择*

在运动想象脑-机接口系统中,常采用高密度导联获取脑电信号,导致实验准备时间长,系统运行速度慢,性能变差等问题。针对上述不足,本文提出了一种基于遗传算子的蜂群算法用于导联优选,引入交叉和变异算子以提高蜂群算法的邻域搜索能力。通过对第四届国际BCI 竞赛 Dataset 1中四名被试者(a,b,f和g)的59导联运动想象数据进行导联优选,用多类CSP算法和支持向量机对优选导联数据进行特征提取和分类识别。结果表明所提出的算法在大大降低了导联维数的同时,也得到了比采用全部导联更高的分类识别率,验证了本文所提算法的实用性和有效性。     

图谱法脑部MRI图像自动分割技术发展及应用

脑部MRI图像自动分割是计算机技术运用于医学上的一个典 型工作,脑部图像分割技术对于人类研究脑部疾病具有重要意义。虽然有一些非常广泛应用 的图像分割方法,如阈值法、区域增长法、聚类法等,但在脑部MRI图像分割中,这些方法 都 没有图谱法具有更为实际的医学研究与临床价值。本文回顾了脑部图像配准、分割的发展历 程,介绍了图谱分割算法的发展及基本原理,以及当前比较前沿的多图谱分割系统的组成和 应用。最后本文对图谱法脑部自动分割在实际临床医学中的应用前景作了总结和展望。