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  • Thapsigargin(TG)呼吸道病毒的广谱抑制剂
    Thapsigargin是主要人类呼吸道病毒的广谱抑制剂：冠状病毒，呼吸道合胞病毒和A型流感病毒查看前部分内容查看文献图集4. 讨论 我们最近报道，TG在非细胞毒性水平下诱导了有效的宿主抗病毒反应，从而阻断了甲型流感病毒的复制[14]。在这里，我们进一步证明了TG是一种酸稳定的广谱抑制剂，对RSV，冠状病毒（OC43和SARS-CoV-2）和A型流感病毒非常有效。三种主要的RNA病毒类型代表不同的病毒基因组组成和生命周期。在此，TG的抗病毒效力是对可逆的ER应激激活的生理反应，与早期实验使用TG（长时间以高µM浓度）作为凋亡诱导剂的实验形成鲜明对比，后者是最终阶段ER应激的结果。迄今所有积累的证据表明，TG的抗病毒方案无细胞毒性，对RSV，OC43病毒和流感病毒显示出高选择性，并且在小鼠中没有任何明显的不良影响。先前的工作没有发现在连续的次优TG存在下，没有由甲型流感病毒的细胞传代引起的病毒抗性[14]。短TG暴露后至少48小时的持久抗病毒状态，以及其在主动感染之前或期间抑制不同病毒的能力，使得TG（或其衍生物）作为预防性和治疗性抗病毒候选物具有吸引力。此外，TG的抗病毒性能在分别抑制冠状病毒OC43和RSV方面明显优于RDV和利巴韦林。 TG作为抗病毒药的另一个优势是，它在单独的感染以及共同感染中对冠状病毒（OC43和SARS-CoV-2）和流感病毒（苏联H1N1和pdm H1N1）的抑制作用相同。流行性感冒管理的主要问题之一是需要在鼓动治疗之前通过实验室或快速诊断测试确认感染。或根据经验进行治疗，并可能使用针对非流感病原体的流感特异性疗法。诸如TG之类的广谱抗病毒药可能会及时改变这种范例。为了控制高传染性疾病，必须使用有效的疫苗和抗病毒药。在当前的COVID-19大流行中，疫苗已开始可用于大规模疫苗接种。但是，在一般人群中，尚无针对COVID-19的批准用于预防或早期感染社区的抗病毒药。 WHO团结试验[26]没有发现所检查的抗病毒药物（RDV，HC和IFNB1a）对死亡率或住院时间有任何重大影响。当前用于治疗COVID-19的其他药物，例如地塞米松和氢化可的松，是有症状的免疫调节剂，可调节病毒诱导的“细胞因子风暴”的破坏作用，而不是抗病毒药。因此，即使在有疫苗的情况下，也非常需要可以在活动性感染期间，尤其是在疾病的初始阶段进行干预的有效抗病毒药物。鉴于冠状病毒突变体的出现可能会破坏目前正在使用和开发中的疫苗，以及在人群中共同流行的其他主要呼吸道病毒，因此，对于区分当前和未来的大流行，更需要有效的抗病毒药物，不能区分病毒类型。如果可以将这种口服的广谱抗病毒药分配用于早期干预，而无需建立具体的呼吸道病毒诊断方法，那么在一般实践中，可以预料到TG比目前的抗病毒药具有巨大的潜在实用价值。这种抗病毒药将在减少SARS-CoV-2和其他呼吸道病毒的公共卫生负担方面与疫苗起不可或缺的作用。我们先前已经确定，TG诱导的ER应激导致UPR是关键的固有免疫驱动程序，其介导一系列以宿主为中心的抗病毒过程，以阻断A型流感病毒复制[14]。在最近的预印本中，据报道，TG在低于其细胞毒性范围的浓度下可有效抑制冠状病毒（hCoV-229E，MERS-CoV，SARS-CoV-2）复制[27]。然而，由原发性内质网应激反应引起的机制性抗病毒基础仍有待充分阐明。值得注意的是，TG处理触发了通用宿主抗病毒防御的下游频谱，这些防御在阻止不同RNA病毒的复制方面非常有效。 TG引发始终增加ER应激基因（DDIT3，HSPA5和HSP90B1）呈剂量依赖性。感染了RSV和OC43病毒TG引发的细胞进一步升高了ER应激基因的表达，但减弱了ER应激基因的诱导。RIG-I相关基因。对于两种病毒类型，TG对子代病毒产生的抑制作用都伴随着病毒转录和病毒蛋白表达的降低。相反，如所检查的所有病毒蛋白检测均无变化所证明，TG靶向翻译后的流感病毒复制，可能涉及翻译后病毒蛋白的修饰和转运。TG引发的细胞感染流感病毒也减弱了ER应激基因反应，但增强了RIG-I相关基因的表达[14]。总之，TG在病毒复制的不同阶段针对呼吸道病毒。 RSV和冠状病毒OC43的转录水平受到抑制，而甲型流感病毒则被翻译后靶向。 宿主ER应激和RIG-I相关反应的差异，以及RSV和OC43病毒感染以及TG引发细胞中的流感病毒在病毒阶段抑制方面的差异，表明在激活的多个抗病毒过程中存在功能冗余通过TG在生命周期的不同阶段控制不同的病毒。因此，在TG启动的细胞中，对感染的转录ER应激反应是病毒依赖性的。 RSV和OC43病毒感染在TG引发的细胞中引起强烈的ER应激基因表达，这又与RIG-I相关的转录激活减弱有关。相反，流感病毒感染减弱了TG引发细胞中ER应激基因的转录激活，这与RIG-I相关的转录激活升高有关。值得注意的是，功能性I型干扰素系统似乎在TG-ER应激介导的SARS-CoV-2复制和甲型流感病毒复制的抑制中至关重要[14]。鉴于在TG引发的细胞中，RIG-I相关的应答在RNA病毒类型之间有所不同，因此这种抗病毒信号通路的定性应答（如时间调节）可能比仅仅抑制特定病毒的应答强度更重要。复制。无论ER应激对感染的反应方式如何，TG显然对所有三种主要病毒类型均具有高度保护作用。总之，我们认为TG（或其衍生物）是一种有前途的口服活性广谱抗SARS-CoV-2，RSV和流感病毒的抗病毒药，有望成为下一轮X病大流行的防御者。 2. 专利权PCT / GB2019 / 050977和PCT / GB2020 / 052479涵盖了TG和其他与结构相关的化合物在抗病毒治疗中的用途。 作者贡献：S.A.-B.，C.A.P。 L.V.G .：概念化，调查，形式分析，撰写-原始草案的准备，审查和编辑； J.J.，J.P.，Z.J.，P.S.，B.L.W。 J.Y .：调查，形式分析，审查和编辑； A.C.B.，K.H.M.，P.G.，C.J.H.，J.N.-V.-T.，I.H.B。和J.L .：概念化，形式分析，审查和编辑； K.-C.C .：概念化，调查，形式分析，资金筹集，撰写-原始草案准备，审查和编辑。所有作者均已阅读并同意该手稿的发行版本。 资金来源：SAB在埃及高等教育和科学研究部博士奖学金上； CAP由生物技术和生物科学研究委员会（英国）博士培训计划2（BB /M008770/1）资助；这项工作部分由医学研究理事会概念信任计划（MC_PC_18058），诺丁汉大学，中国国家重点研究与发展计划（2016YFD0500204）和英国环境，食品与农村事务部（DEFRA）资助。 ）以及下放的苏格兰和威尔士政府，授权号SV3700；资助者在本文的研究设计，分析，解释或撰写中不起作用。 SARs-CoV2病毒分离物是通过欧洲病毒库全球（EVA-GLOBAL）项目获得的，该项目已从欧盟的2020研究与创新计划中获得了资助，资助项目编号为871029。 利益冲突：J.N.-V.-T。目前已借调到英格兰卫生与社会保健部（DHSC）。本手稿表达的观点是作者的观点，不一定是DHSC的观点。其余作者声明没有利益冲突。 参考1. 中心。;郭浩；周鹏;施志霖SARS-CoV-2和COVID-19的特征。纳特微生物牧师。2020年。[CrossRef] [PubMed]2. 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    2021-02-24 16:25:07
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  • 具有基因毒性的大肠杆菌“卷入了行动”
    Max Planck研究人员及其合作者揭示了体外结肠类器官的转化 2021年2月12日 大肠杆菌是人类肠道菌群的组成成员。但是，有些菌株会产生一种称为大肠菌素的基因毒素，与大肠癌的发生有关。尽管已经证明大肠菌素在宿主细胞的DNA中留下了非常特殊的变化，可以在结直肠癌细胞中检测到这种变化，但这种癌症的发展需要很多年，而使正常细胞变成癌变的实际过程仍然不明了。柏林马克斯·普朗克感染生物学研究所的托马斯·迈耶（Thomas F. Meyer）组及其合作者现在已经能够“诱捕大肠菌素”，从而诱导大肠癌细胞特征性的遗传变化并引起转化的表型–感染仅几个小时后。 免疫荧光染色显示，产生基因毒性大肠菌素的大肠杆菌（绿色）引起DNA损伤（由DNA修复蛋白γH2AX的存在，白色表示）和巨细胞增多（细胞异常扩大）（右）。对于感染了大肠杆菌杆菌素合成缺陷的突变大肠杆菌菌株（大肠杆菌ΔclbR）的细胞，则未观察到这一点（左图）。细胞和DNA肌动蛋白丝的鬼笔环肽（红色）染色显示为蓝色。 超过三分之二的结直肠癌患者的肠道中会携带产生大肠杆菌的大肠杆菌菌株，并且在西方世界，携带者的数量正在增加。某些细菌种类与某些形式的人类癌症之间存在联系的流行病学证据十分丰富，但仍然难以提供证明广泛的预防策略所需的直接证据。Meyer的团队最近通过鉴定宿主细胞中的遗传签名大肠菌素叶，并证明可以在大肠癌亚组中检测到这种关联，首次提供了明确的证据。 现在，他们通过利用类器官来观察转化本身，迈出了重要的一步。这项新技术使培养3D球形形式的正常原代结肠上皮细胞成为可能。这些空心的“微型器官”是由成年干细胞产生的，这些干细胞驱动结肠粘膜的快速周转。在该技术出现之前，体外感染实验需要已经部分转化的细胞系，因此不适合概括癌症发展的早期阶段。测试是否产生大肠杆菌素对宿主细胞有任何持久影响，研究小组将其类器官感染了三个小时。这已经足以诱发大肠癌的特征性变化。受感染的细胞不仅开始比正常细胞增殖更快，而且一部分细胞不再需要生长培养基中存在Wnt蛋白。 生长因子驱动干细胞周转 这个关键的“生长因子”存在于结肠腺底部干细胞周围的环境中，并促使其翻转。在健康条件下，一旦细胞离开了这个含有Wnt的利基，就可以防止细胞的不受控制的增殖。“然后它们停止增殖并接管消化功能，直到到达表面后才被腐烂，被连续不断的细胞流推动离开干细胞生态位，”最近建立其研究的资深作者之一迈克尔·西加尔（Michael Sigal）说。柏林Charité大学医院自己的实验室，对这一现象进行了更详细的研究。他进一步解释说：“在类器官培养物中可以观察到相同的现象：它们需要Wnt持续存在才能保持生长。没有它，细胞就会分化并在不久后死亡。” 如对于受感染的类器官观察到的，这种生长因子独立性是早期结直肠癌细胞的特征。这些类器官的测序表明它们包含许多突变，包括大的结构变化，这些结构变化导致染色体的整个部分丢失，获得或重新排列。“令人惊讶的是，我们没有观察到直接参与Wnt信号转导的基因中的突变，已知这些基因会导致遗传突变的患者导致大肠癌。相反，我们发现了与p53信号转导有关的突变，”该新技术的第一作者Amina Iftekhar说。这种重要的肿瘤抑制因子被称为“基因组守护者”，到目前为止，只有很少的研究表明它也可能影响Wnt依赖性。 p53信号通路中的突变 托马斯·迈耶（Thomas F. Meyer）解释说，这些发现与大型癌症测序计划的证据十分吻合：“很明显，结直肠癌可以通过不同的机制产生。在慢性炎症驱动的情况下，例如结肠炎或克罗恩氏病，其中产生大肠杆菌素的大肠杆菌菌株尤为突出，p53的突变确实是早期事件。” 他们观察到的大的染色体重排在大多数大肠癌病例中都发现。 迈耶认为，这具有重要意义：“尽管大多数结直肠癌患者携带产大肠杆菌素的大肠杆菌，我们感到困惑的是，只能以很小的比例（最多百分之十）检测到大肠菌素签名。现在，我们的新结果表明，特征标记是从DNA受损部位正确去除交联的结果。如果此修复过程受到威胁或修复机制过载，则当受损细胞试图克服DNA交联时，似乎会发生总体染色体变化和染色体畸变。这种不良修复的证据在大肠癌中很常见，表明大肠菌素的致癌作用可能大大超过仅通过签名提示的病例的百分之十。 点击查看：更多有关医学分类文章 更多生物学分类文章 使用文档翻译功能 免责声明：福昕翻译只充当翻译功能，此文内容及相关信息仅为传递更多信息之目的，仅代表作者个人观点，与本网站无关，版权归原始网站所有。仅供读者参考，并请自行核实相关内容。若需要浏览原文、下载参考文献等，请自行搜索文中提到的原文网站进行阅读。 来源于：mpg
    2021-02-23 16:25:26
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  • 缺氧使神经细胞生长
    身体和精神活动中的氧气不足会影响整个大脑 2021年2月12日 大脑中的氧气缺乏症（也称为缺氧）实际上是一种紧急状态，可以永久损坏神经细胞。然而，越来越多的证据表明，在一定程度上，缺氧也可能是生长的重要信号。哥廷根马克斯·普朗克实验医学研究所的研究人员与来自哥本哈根大学医院和哥本哈根-埃彭多夫大学的科学家们一起，在小鼠中发现，精神和身体上的需求旺盛的活动不仅触发了局部，而且触发了大脑范围的“功能性缺氧” 。尽管以减毒形式存在，但其作用类似于氧气剥夺。氧气短缺会激活生长因子促红细胞生成素（Epo），从而刺激新的突触和神经细胞的形成。 大脑中的功能性缺氧：共聚焦图像显示缺氧报告基因小鼠的皮质和海马。注意运动认知挑战后，许多红色标记的缺氧神经细胞。（绿色：神经元，蓝色：细胞核） ©MPI f。实验医学 去年，研究人员在马克斯普朗克研究所在哥廷根在实验中发现了动物实验用小鼠是精神上和身体要求很高的活动引发某些脑区有轻微缺氧。最终导致形成新的神经细胞。他们观察到缺氧激活了大脑中的生长因子促红细胞生成素（Epo）。尽管Epo主要因其对红细胞的刺激作用而闻名，但Epo还能促进神经细胞的形成及其在大脑中的网络连接。 在一项新研究中，研究小组详细研究了哪些大脑区域和细胞类型受氧气短缺的影响。为此，他们使用了转基因小鼠，该小鼠在整个大脑中产生一个分子，当缺氧时，该分子导致形成荧光染料。为了从精神和身体上挑战老鼠，研究人员让它们在经过特殊准备的跑步轮上跑步了几天。老鼠必须在这些轮子上奔跑时要集中精神，除了要费力外还要避免绊脚。不能接触跑轮的小鼠和暴露于贫氧空气中的小鼠作为比较组。研究人员还研究了不同大脑区域和细胞群体中基因的激活，以发现大脑对活动引起的缺氧的反应。 基因活性的改变 实际上，跑轮训练的效果类似于减少我们呼吸的空气中的氧气含量。在这两种情况下，许多基因的活性变化都是相似的，整个大脑都出现了轻度的缺氧。但是，不同类型的细胞之间存在主要差异：神经细胞受到的影响特别大，而神经胶质细胞（神经元的辅助细胞）受到的影响却很小。另外，在精神和身体活动期间，大脑中的Epo基因以及许多其他基因特别受到刺激。 “我们仍然不知道由于活动而引起的轻度缺氧是否还会导致人类神经细胞更强的网络连接甚至形成。因此，我们希望对人类进行类似的研究，例如对活跃在运动自行车上的测试对象的研究。”研究负责人Hannelore Ehrenreich说。该发现最终将使神经细胞死亡或失去突触的神经退行性疾病患者受益。 点击查看：更多医学分类文章 更多生物学分类文章 免费使用翻译功能 免责声明：福昕翻译只充当翻译功能，此文内容及相关信息仅为传递更多信息之目的，仅代表作者个人观点，与本网站无关，版权归原始网站所有。仅供读者参考，并请自行核实相关内容。若需要浏览原文、下载参考文献等，请自行搜索文中提到的原文网站进行阅读。 来源于：mpg
    2021-02-23 16:20:17
    1885
  • 人类基因组如何改变稀有疾病的研究
    孟德尔疾病是由单个基因的突变引起的。人类基因组的第一版发表于2001年，对如何诊断，控制和预防这些疾病具有广泛的意义。 当人类基因组的第一稿公布1，2，预计会对医学革命性影响。关于药物转变成为个性化，预测性和预防性的范式转变做出了大胆的预测3。对于许多人来说，没有实现这样的转变，这可能是因为关注于糖尿病和冠状动脉疾病等常见疾病。但是这些预测是针对孟德尔疾病的预测的，孟德尔疾病是由单个基因突变引起的，例如遗传性癌症和儿童的多种发育迟缓。 在起草基因组之前，必须通过称为克隆的过程来确定有关突变基因的序列和基因组位置的基本信息，在克隆过程中，使用酶从人DNA上切割出短的染色体片段，并在细菌中复制以产生足够的数量，以用于分析。克隆是一项非常费力的工作，通常需要花费数年时间，并且只能由少数几个实验室执行。因此，大多数孟德尔疾病的遗传基础尚不清楚，从而使诊断极为困难。即使对于那些具有已知潜在遗传基础的人（例如脆弱的X综合征），由于该疾病的临床表现及其罕见性存在显着差异，专家仍然可能无法做出诊断4。 在1990年代，“定位图谱”方法的发展使鉴定与孟德尔疾病有关的基因变得更加容易。早期的位置定位工作涉及使用原始基因组图谱比较具有相同疾病的几个人的DNA，该图谱包含一些在个体之间不同的已知序列。这些用作位置标记，以帮助研究人员在候选致病区域5归零。原始图谱可以追溯到1987年，对早期的基因发现工作至关重要。然而，其低分辨率是基因发现工作的主要障碍。 因此，很难夸大人类基因组草案对孟德尔疾病患者及其家人的影响力。该草案并未将单个基因与疾病直接关联，但确实为诊断革命提供了必要的要素。最初，它提供了丰富的标记图，可以在位置映射中实现更高的分辨率。然而，真正的改变游戏规则的是将原始基因组与“下一代”测序技术结合使用，该技术可以读取整个基因组，而不是单个基因4。这使研究人员能够比以前更快地在整个基因组中识别潜在的致病变异。 由于这项技术的进步，具有已知遗传原因的孟德尔疾病的数量已从2001年的1,257种增加到撰写本报告时的4,377种。现在，越来越多的患者摆脱了长期存在的诊断瓶颈。在紧急情况下，许多人可以在数小时内得到诊断，其精确度在医学上是无与伦比的。这为疾病管理的真正个性化打开了大门。例如，可以使用某些特定的致病基因变异的疗法，例如CFTR基因导致囊性纤维化。我们还可以避免徒劳的干预措施，例如生长激素疗法，这种疗法对患有孟德尔病的儿童Seckel综合征（一种侏儒症）无效。 一旦建立了孟德尔疾病和基因之间的关联，该疾病就可以高度预测，这意味着可以预防。例如，美国医学遗传学和基因组学院建议，如果其携带的59种基因6中的任何致病变异与可能威胁生命的孟德尔疾病有关，则应告知其基因组已测序以用于任何诊断目的的人。有抢先管理功能。英国最近的一项测序研究7涉及约50,000名年龄在40至69岁之间的志愿者，结果表明2％的人携带这种可行的变体。和早期数据8表明对这些变异进行基于人群的筛选会导致风险管理程序的接受率很高。检测这些变体以及随后将出现的更多变体的能力以及影响药物反应的变体的能力，使人们对基因组测序具有普遍性的未来的潜在医学益处有所了解。大规模基因组测序的另一个好处是生殖能力的增强。携带者筛查可以确定一个人是否携带一个“隐性”遗传变异体的一个拷贝，如果该基因的两个拷贝中均存在该隐性遗传变异体，则通常会导致疾病（通常是父母双方都携带该变异体并将其传给孩子）（图1）。 。有了这些知识，携带者就可以做出明智的生殖选择。隐性变异引起的威胁泰伊-萨克斯病和地中海贫血的两个致命威胁状况已分别通过携带者筛查在纽约和塞浦路斯的高风险社区得以消除9。可以扩展这种模型以针对所有严重或致命的隐性孟德尔疾病基因的未来，并且受到私营部门和公共资助计划的拥护。但是，重要的是要注意，关于将基因筛查用于生殖选择存在着许多伦理学争论，关注的是“筛查”某些群体以及其他社会风险。此外，对与健康无关的性状进行基因筛查被认为是不道德的。 孟德尔隐性疾病是指一个人携带两个副本的致病基因变异而引起的隐性疾病。在这个假设的家谱中，有两个孩子从母亲那里继承了一个致病变异的副本，从父亲那里继承了一个无害变异的副本。反过来，他们各自将致病变体的一个副本传递给孩子。如果这些表亲（或携带该变体的任何两个人）要育有孩子，则每个后代都有机会继承两个副本，从而发展成该病。人类基因组序列1，2改变了我们识别致病变体的能力。今天，可以对人们进行筛查以确定他们是否携带这种变异，并且可以通过基因组测序快速诊断出患有这种疾病的人。 在表亲之间普遍存在联合的国家中，携带者筛查的影响最大。由于表亲比不相关的人共享更多的变异，因此他们很可能会共享并传播有害的隐性变异，从而导致隐性疾病。沙特阿拉伯就是一个例子。当人类基因组的初稿发布时，沙特阿拉伯就成为世界上隐性疾病发病率最高的文献10。二十年后，该国几乎所有主要的隐性疾病都已在基因水平上鉴定11。无数夫妇已通过变种鉴定获得了生殖选择，该国正处于推广扩大筛查计划的风口浪尖。 我们对孟德尔疾病的加深理解也开始使具有更复杂遗传基础的常见疾病患者受益。例如，一项2020年的测序研究7揭示，对于一小部分但有相当一部分患有常见疾病的人来说，一个单一的遗传变异是病因-也就是说，他们患有孟德尔病。除了因果关系，与孟德尔疾病有关的基因已被发现是许多常见疾病的危险因素12。常见疾病的新疗法纯粹是由人类基因组学提供的，而孟德尔基因在这方面起着不小的作用13。 医学遗传学界经常被指责做出空洞的承诺14。但是基因组学现在正在真正改善人们的健康。这不仅是辩护，而且是继续使用我们的DNA重写药物的灵感。点击：查看更多医学分类文章 查看更多生物学分类文章 免费试用文档翻译功能免责声明：福昕翻译只充当翻译功能，此文内容及相关信息仅为传递更多信息之目的，仅代表作者个人观点，与本网站无关，版权归原始网站所有。仅供读者参考，并请自行核实相关内容。若需要浏览原文、下载参考文献等，请自行搜索文中提到的原文网站进行阅读。来源于：nature
    2021-02-22 19:47:45
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  • COVID疫苗可以阻止传播吗？科学家竞相寻找答案
    控制大流行病需要采取预防病毒传播的措施，但这一功能很难衡量。 可以阻止病毒传播的疫苗将有助于控制大流行。图片来源：Andrea Fasani / EPA-EFE / Shutterstock 随着各国推出预防COVID-19的疫苗，正在进行研究以确定注射疫苗是否还可以阻止人们感染和传播SARS-CoV-2病毒。如果将疫苗传播给足够多的人，则可以帮助控制该流行病。 初步分析表明，至少某些疫苗可能具有传播阻断作用。但是，要确认这种影响以及这种影响的强度是很棘手的，因为给定区域感染的下降可能是由其他因素（例如封锁和行为改变）解释的。不仅如此，该病毒还可以从无症状携带者传播，这使得很难检测到这些感染。 “这些是最难的研究之一，”马萨诸塞州波士顿的哈佛大学陈陈公共卫生学院传染病流行病学专家马克·利普西奇说。他说：“我们所有人都在那里，不停地尝试查看从确实出现的少量数据中可以得到什么。” 预计未来几周将获得一些研究的结果。 停止感染？ 尽管大多数COVID-19疫苗的临床试验都表明疫苗可以预防这种疾病，但一些试验结果还提供了一些线索，表明注射
    2021-02-22 19:36:27
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  • 生命起源：达尔文进化论是在生命本身之前开始的吗？
    由 德国慕尼黑路德维希安大学 随机序列DNA 12-mers的模板化连接。（A）在细胞进化之前，最初的核酶被认为具有基本的细胞功能。在指数巨大的序列空间中，功能性核酶的自发出现是极不可能的，因此可能需要预选机制。（B）在我们的实验中，DNA链在低温下杂交形成三维复合物，该复合物可以在高温解离步骤中连接并保存。系统针对具有特定连接位点基序的序列以及继续充当模板的链进行自我选择。因此，发夹序列被抑制。（C）浓度分析显示在多个温度循环后逐渐出现更长的链。插图（A红色，T蓝色）显示，尽管12聚体（88，009链）具有基本上随机的序列（白色），较长的链（分析的60聚体，235,913链）中出现了各种序列模式。（D）样品在75°C至33°C之间经受不同数量（0至1,000）的温度循环。用SYBR后染色的DNA在PAGE上进行浓度定量。信用：美国国家科学院院刊（2021）。 Ludwig-Maximilians-Universitaet（LMU）在慕尼黑的物理学家进行的一项研究表明，在合理的益生元环境中，分子大分子的基本特征（例如其亚基组成）足以触发选择过程。 在
    2021-02-20 18:33:14
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  • 研究人员观察到模拟黑洞中的静止霍金辐射
    由英格丽（Ingrid Fadelli） 黑洞是太空中引力非常强的区域-如此之强，以至于没有任何东西能够进入其中，包括光。理论预测表明，黑洞周围有一个半径，称为事件视界。一旦事物超过了事件视界，它就再也无法逃脱黑洞，因为重力接近中心时会变得更强。 理论物理学家史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）预测，虽然没有任何东西可以从它们内部逸出，但黑洞会自发地发出有限的光，这就是霍金辐射。根据他的预测，这种辐射是自发的（即，它是一无所有），并且是固定的（即，其强度不会随时间变化很大）。 以色列以色列理工学院的研究人员最近进行了一项旨在检验霍金理论预测的研究。更具体地说，他们检查了在实验室环境中创建的“人造黑洞”中的霍金辐射是否相等。 进行这项研究的研究人员之一杰夫·斯坦豪（Jeff Steinhauer）对Phys表示：“如果进入事件视界，就连光也无法逃脱。” “鹰嘴辐射刚好在事件视界之外开始，光线几乎无法散发出去。这真是奇怪，因为那里什么都没有；它是空的空间。然而，这种辐射是从零开始的，出射并朝着地球传播。” Steinhauer和他的同事创造的人造黑洞长约0.1毫米，是由由8000个atoms原子组成的气体制成的，而atoms原子的数量相对较少。研究人员每次拍摄照片时，黑洞都会被破坏。为了观察其随时间的演变，他们必须制作黑洞，对其进行拍照，然后再创建一个黑洞。这个过程重复了很多次，持续了几个月。 研究人员创建的模拟黑洞。图片来源：Kolobov等。 模拟黑洞发出的霍金辐射是由声波而不是光波构成的。atoms原子的流动速度快于声速，因此声波无法到达事件视界并从黑洞逸出。但是，在事件范围之外，气体流动缓慢，因此声波可以自由移动。 Steinhauer解释说：“ The的流动速度比声音的速度快，这意味着声音不能逆流而行。” “假设您试图逆流而行。如果流过的速度快于可游泳的速度，那么您就无法前进，您会被推回去，因为水流的移动速度太快且方向相反，所以您就是卡住了。这就是卡在黑洞中，然后试图从内部到达事件视界的感觉。” 根据霍金的预测，黑洞发出的辐射是自发的。在之前的一项研究中，Steinhauer和他的同事们能够在他们的人造黑洞中证实这一预测。在他们的新研究中，他们着手研究黑洞发出的辐射是否也静止（即，如果它随时间保持不变）。 Steinhauer说：“黑洞应该像黑体一样辐射，这实际上是一个温暖的物体，它会发出恒定的红外辐射（即黑体辐射）。” “霍金建议黑洞就像规则的恒星一样，恒星一直不断地辐射某种类型的辐射。这就是我们想要在研究中证实的，并且我们做到了。” 霍金辐射由成对的光子（即光粒子）组成：一个从黑洞中射出，另一个从黑洞中回落。当试图确定他们创建的模拟黑洞发出的霍金辐射时，Steinhauer和他的同事因此寻找相似的声波对，一个来自黑洞，另一个进入其中。一旦他们确定了这些声波对，研究人员便试图确定它们之间是否存在所谓的相关性。 “我们必须收集大量数据才能看到这些相关性，” Steinhauer说。“因此，我们进行了97,000次重复实验；总共进行了124天的连续测量。” 总体而言，这一发现似乎证实了黑洞发出的辐射是固定的，正如霍金所预测的那样。尽管这些发现主要适用于他们创建的模拟黑洞，但理论研究可以帮助确认它们是否也可以应用于真实黑洞。 “我们的研究还提出了重要的问题，因为我们观察了模拟黑洞的整个寿命，这意味着我们也看到了霍金辐射是如何开始的，” Steinhauer说。“在未来的研究中，人们可以尝试将我们的结果与对真实黑洞中发生的情况的预测进行比较，以观察'真实的'霍金辐射是否从零开始，然后如我们所观察到的那样积累。” 在研究人员进行实验的某个时刻，围绕模拟黑洞的辐射变得非常强，因为黑洞形成了所谓的“内部视界”。除了事件视界之外，爱因斯坦的广义相对论还预测了这种存在内部视界的角度，黑洞内部的半径勾勒出一个更靠近其中心的区域。 在内部视界内部的区域中，重力的牵引力要低得多，因此物体能够自由移动，而不再被拉向黑洞的中心。但是，它们仍然无法离开黑洞，因为它们无法以相反的方向（即，朝向事件地平线）穿过内部地平线。 “从本质上讲，事件视界是黑洞的外层球体，在它的内部，有一个称为内层视界的小球体，” Steinhauer说。“如果您跌入内层视线，那么您仍然会陷于黑洞中，但至少您不会感到陷入黑洞中的怪异现象。您将处于一个'更'正常'的环境中，因为引力会降低，所以您不会再有这种感觉了。” 一些物理学家已经预测，当模拟黑洞形成内部视界时，其发射的辐射会变得更强。有趣的是，这正是Technion研究人员创建的模拟黑洞中发生的情况。因此，这项研究可能会激发其他物理学家研究内部视界的形成对黑洞霍金辐射强度的影响。 点击：查看更多物理文章 查看更多关于太空探索文章 使用双语译文翻译功能 免责声明：福昕翻译只充当翻译功能，此文内容及相关信息仅为传递更多信息之目的，仅代表作者个人观点，与本网站无关，版权归原始网站所有。仅供读者参考，并请自行核实相关内容。若需要浏览原文、下载参考文献等，请自行搜索文中提到的原文网站进行阅读。 来源于：phys
    2021-02-20 18:24:31
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  • 睡眠不足的年轻健康人中与注意力相关的生理相关(结论)
    4. 讨论 我们的研究旨在确定健康受试者中注意力成分的周围生理相关性。一项利用睡眠剥夺作为压力源的受试者内部研究[12]被用于诱导个体认知能力的变化。每个参与者进行了两次实验，其中一次是在睡眠剥夺一夜之后进行的。对于每个会话，在完成两个评估注意力网络效率的认知任务期间，使用PERFORM [29]记录生理信号。进行认知测试后，对感知的工作量进行了评估。对感知工作量的评估使我们能够估计其对从基线到睡眠剥夺状态对AT功能变化的贡献，并消除其对生理/认知关系的非特异性贡献。 在这里，生理信号是通过使用PERFORM [29]从眼周部位获得的，PERFORM [29]被认为是用于VR头戴设备的系统。 4.1.睡眠不足会增加精神和身体需求 我们的结果表明，与基线相比，睡眠剥夺后的精神和身体需求增加。几项研究报告说，长时间的觉醒的进展导致体内稳态生物驱动力的逐渐增加[51]，从而增强了嗜睡的状态。在这种情况下，据报道，经过长时间的觉醒后，工作量增加了[14,52]，并被解释为对疲劳状态的一种平衡反应。 Liu及其同事[38]报告了在模拟飞行任务后的专家飞机飞行员样本中，剥夺了32小时的睡眠后，所有工作量子量表普遍增加。 Tomasko和同事[14]评估了腹腔镜模拟任务后睡眠不足的医学生的工作量，而Fairclough和同事[53]在主要驾驶任务后对睡眠不足的受试者做了相同的工作，并且都强调了所有NASA TLX分量表的得分都增加了，除了精神需求之一。 我们的发现部分与先前的研究一致，因为感知的工作量增加仅限于精神和身体需求量表。值得注意的是，以前的研究招募了部分参与者进行调查，因此他们执行的任务与受试者的日常活动密切相关（例如，外科手术任务为外科医生，模拟器飞行任务为专家飞行者），而在目前的研究中，任务不是日常生活的一部分，它们可以代表一种新颖的体验。任务的新颖性，理解指令的努力以及与日常生活活动缺乏相似性可能会导致其他精神压力，而睡眠不足会加剧这种压力。但是，值得注意的是，认知任务的得分在条件（基线和睡眠后剥夺）之间没有显示出显着差异。在这种情况下，有可能表明，感知的工作量越高，抵抗疲劳以保证足够的认知表现的努力就越大。有趣的是，在基线和睡眠后剥夺条件之间，认知任务的执行情况和生理指标没有差异，尽管参与者报告说，他们对于精神和身体需求的感知工作量更高。尽管这些结果可能看起来违反直觉，但先前的研究报道了主观工作量与有效绩效之间的关联[14,32]。可能暗示，在急性失眠后对高工作量的主观感知可能是抵消长时间清醒期间与睡眠相关的疲劳的复杂机制的产物，这有助于受试者有效地执行任务。然而，重要的是指出在认知表现方面急性和慢性睡眠剥夺之间的区别。急性睡眠剥夺可能会激活机制来抵消归因于数个晚上的睡眠丧失的有害影响，以维持足够的认知表现，而慢性睡眠剥夺可能会永久性降低认知能力，尤其是较高水平的认知能力[54]。 4.2.注意系统功能之间的生理相关性差异 我们的结果强调了从生理状态到睡眠剥夺状态的基线变化与注意力指标之间的关联。这些关联可能是由不同的因素所维持的，这些因素包括工作量的普遍增加以及每个任务中特别涉及的注意力系统的调节。在纠正心理和身体需求之后，大多数在生理指标和注意力指数之间确定的关联也成立，这表明特定注意力系统对生理反应的重要贡献。 关于警报效率，该系统在睡眠后剥夺状态下的较高反应性与头部运动幅度的降低有关。因此，对外科手术中头部运动的研究表明，腹腔镜模拟过程中头部运动幅度较小与更好的学习相关[55]。我们的结果支持以下假设：较少的头部运动与任务期间更精确，更专注的表现有关。 关于视觉运动追踪任务中的警惕性，参与者在睡眠剥夺后表现出较高的反应性（CCT速度），参与者从the骨和额头传感器（zfT）到任务开始和结束之间的温度变化更大。在所有面部传感器之间。传统上，任务期间的温度波动与任务性能相关。据报道，认知任务期间脑代谢的增加意味着更多的热量产生[20]。随着一些血管将面部组织与大脑连接起来[56]，新陈代谢的大脑变化会导致我们能够检测到的外周皮肤温度发生变化。 5. 结论 使用主观，行为和生理学方法对注意力系统进行综合评估，使我们能够更好地理解睡眠剥夺后注意力系统及其相对生理变化。睡眠后剥夺状况显示感知的生理和心理需求增加。与基线相比，发现头部运动和温度变化对特定认知表现期间发生的变化敏感，这些变化涉及睡眠剥夺中的不同注意系统。 这项研究有一些局限性，应在以后的研究中加以解决。小样本量及其在种族和年龄方面的同质性可能无法得出可靠的结论。关于统计分析，控制样本量的部分相关性的选择受到样本量低的限制。此外，相关性分析未表明相互作用的方向，可能通过调节这两种措施的潜在因素得以维持。因此，需要大量工作来确认和更好地指定我们的数据所建议的关联。同样，确定没有睡眠障碍的心理量表不能涵盖所有睡眠障碍，例如腿不安综合症。应该使用匹兹堡睡眠质量量表来防止出现此包含/排除问题。最后，没有在控制实验室的房间内进行睡眠剥夺。 作者贡献：概念化，A.G。和D.M .；方法学和D.M .; M.L.软件；验证，V.C.，E.M。和M.L .；形式分析，D.M.和V.C .;调查和E.M .；资源，E.M .；数据策划，V.C.，E.M。和D.M .；写作-原始草案准备，V.C.，E.M.，ML。，A.G。和D.M .；写作-审查和编辑，V.C.，ML。，A.G。和D.M .；可视化，V.C.，E.M.和D.M .;A.G.和D.M.的监督； D.M.项目管理； A.G.和D.M.获得资金； V.C. E.M.对此稿做出了同样的贡献。所有作者均已阅读并同意该手稿的发行版本。 资金：该研究的部分资金来自“太空载人飞行任务中的脑机接口：扩大对错误的平衡的关注焦点”项目（BMI-FOCUS，托斯卡纳地区POR CREO 2014/2020）。 机构审查委员会声明：研究方案已获得比萨大学生物伦理学委员会批准（2019年6月28日举行的第16/2019号审查会议）。 知情同意声明：从研究中涉及的所有受试者获得知情同意。 数据可用性声明：数据可应要求提供给相应的作者（D.M.）。 致谢：非常感谢Davide Cini和Andrea Berton（都在临床生理学研究所– CNR比萨）提供了技术援助。我们也感谢Eleonora Malloggi对英语的修订。 利益冲突：作者声明没有利益冲突。资助者在研究的设计中没有作用。在数据的收集，分析或解释中；在手稿的撰写中，或在决定发表结果时。 参考 1. Neisser，U.认知心理学；普伦蒂斯·霍尔（Prentice-Hall）：美国新泽西州恩格尔伍德悬崖（Englewood Cliffs），1967年。 2. 博尔吉尼（G.阿斯托菲（L. Vecchiato，G .； Mattia，D .； Babiloni，F.测量飞机驾驶员和汽车驾驶员的神经生理信号，以评估精神工作量，疲劳和嗜睡。神经科学。生物行为。修订版2014，44，58-75。 [CrossRef] [PubMed] 3. Paas，F.；Merrienboer，J.V.教学条件的效率：一种将精神努力和绩效指标相结合的方法。哼。因素1993，35，737–743。 [CrossRef] 4. Paas，F .；范·梅里恩布尔（J.J.G.复杂认知任务训练中的认知负荷的教学控制。教育。 Psychol。 1994年第6版，第51-71页。 [CrossRef] 5. 尹宝陈峰；鲁伊斯（美国）； E. Ambikairajah，基于语音的认知负荷监控系统。 2008年3月31日在美国内华达州拉斯维加斯举行的2008 IEEE国际声学，语音和信号处理国际会议论文集中；第2041-2044页。 [CrossRef] 6. 医学博士盖尔曼;特纳，J.R。（编辑）《行为医学百科全书》；施普林格：2013年，美国纽约，纽约。 7. E.E. 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    2021-02-19 18:44:49
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  • 睡眠不足的年轻健康人中与注意力相关的生理相关
    经过瓦伦蒂娜·切萨里（ValentinaCesari），埃琳娜·玛丽娜（Elena Marinari），马可·劳里诺（Marco Laurino），安吉洛·吉米尼亚尼1（Angelo Gemignani 1）和达尼洛·梅尼库奇（Danilo Menicucci） 1 比萨大学外科，医学和分子病理学与重症医学系，意大利比萨561262 国家研究委员会临床生理研究所，意大利比萨56124*应与之联系的作者 摘要：认知功能可以进行特定的更改，但会被工作负载的非特定影响所掩盖，工作负载是影响调节外围输出的认知功能的常见因素。为了确定工作量相关的和特定的，任务相关的成分，通过研究15名健康志愿者在基线和睡眠剥夺条件下（一周间隔）进行注意任务，得出认知功能的生理相关性。引入睡眠剥夺以增加工作量。在执行任务后评估注意力网络效率（ANT，注意力网络任务； CCT，连续补偿跟踪器）的工作量评估任务期间，我们记录了心搏，面部温度和头部运动。在两种情况下研究了认知和生理指标的变化。通过校正从条件到睡眠剥夺后任务指标的变化与校正条件间工作量变化后的生理指标的相关性，来识别认知表现的生理相关性。我们发现剥夺睡眠后工作量的精神和身体需求增加。我们发现跨条件的认知和生理指标没有变化；注意系统的特定生理相关性，如ANT改变的变化与头部运动幅度的变化之间的负相关，以及CCT速度指数警觉性的变化与面部温度的变化之间的正相关。 关键词：认知功能；注意力;生理信号；工作量；睡眠不足1. 介绍人类的日常生活是由与现实世界中感官输入的转化，减少，细化，存储和恢复有关的认知过程驱动的[1]。独特的认知功能的功能是基于特定的大脑网络，并引起可区分的激活。然而，影响认知功能的一个共同因素是工作量，即多维结构量化了表演者响应于认知任务而付出的身心努力的水平。工作量的评估范围从经典的神经认知测试到动态情况，例如航空和驾驶[2]；但是，它通常被认为是个人对苛刻情况的态度而不是对任务的态度的属性[3,4]。工作量是通过唤醒来维持的，它被描述为工作记忆压力的指标[5]。工作负荷中的唤醒暗示了自主激活，参与了动态平衡的无意识身体协调反应[6]。自主神经通过中央自主神经网络的活动来维持，该网络控制着与认知和情绪加工有关的电生理变化[7]。除了工作量相关的影响外，多项研究还强调了与涉及不同领域的认知任务相关的特定神经功能模式。关于这三个注意网络，波斯纳和彼得森[8]提出了警惕，定向和执行力网络。唤醒和个体认知功能的变化都会引起周围自主神经输出的变化[9]，我们在当前工作中对此进行了研究。从方法学的角度来看，已经利用受试者内部的变异性研究了认知功能，该变异在睡眠剥夺的背景下得到了广泛的评估，可作为诱发急性应激反应的可靠范例。的确，急性和慢性睡眠剥夺是一种有形的风险，使受试者处于现代社会的压力条件下，对生活质量和心理-身体健康（包括认知能力下降）构成高风险和重大风险[10]。急性总睡眠不足和慢性睡眠受限都会增加体内稳态睡眠（过程S），从而导致睡眠负担。过程S在清醒时增加，在睡眠时间减少[11]；这越来越削弱诸如醒觉期间的注意力，认知速度和记忆等认知功能[12]。因此，一些研究使用急性睡眠剥夺模型来了解其对各种认知领域和主观工作量的影响。确实，急性睡眠剥夺可能会对认知功能的某些方面产生负面影响，尤其是警惕性，如果降低警戒性，则会增加发生事故的风险[13]。据报道，受试者在一夜失眠后感觉到较高的工作量，而任务外部的因素也导致感觉到的工作量增加[14,15]。这些研究中，通常会评估自主神经的输出，因为较高的脑力劳动量会减少副交感神经（“休息或消化”）自主性的降低。神经系统活动和交感（“战斗或逃跑”）活动增加[16]。 在评估不同认知领域的任务中，通过多种外周生理指标（例如心率，皮肤电导和外周温度[17]）估计了自主神经系统活动的这些变化。例如，认知负荷，大脑中的葡萄糖和氧气水平与前额温度[19,20]之间存在正相关。随着决策难度和注意力水平的增加，心率增加[21,22]，以及由于反应抑制和记忆的难度增加而使心率变异性降低[23,24]。关于皮肤电导，在注意力，记忆力，警惕性和视觉跟踪任务的执行过程中已发现其增加[25-27]。此外，据报道使用了放置在不同推定位置的不同传感器[19,28,29]。在这里，我们将所有传感器组装在眼周区域-che骨和前额的皮肤温度[19]，glabella（眉毛之间和鼻子上方的小区域）[30]的心搏，以及来自与头[31]。总之，许多研究已经使用特定的认知任务来建立与认知相关的生理结果。考虑到主观工作量的几项研究表明，生理措施取决于执行任务时主观感知到的困难程度。实际上，据报道主观工作量测量通常与认知表现无关（例如，受试者报告了较高的认知需求，但认知表现并未受到负面影响[32]）。该证据暗示了如维持不同认知域的特定中央网络所建议的那样，对周围生理信号识别特定认知功能的调节的冲动。实际上，特定认知相关因素的识别对于检测和恢复那些可能会发生特定变化但被工作量的非特定影响所掩盖的功能至关重要。为此，我们研究了在基线和睡眠剥夺后经历不同认知任务（涉及注意力系统）的受试者眼周区域中放置的传感器的周围生理相关性（心率，头部运动和面部皮肤温度）。我们评估了在这两种不同条件下执行任务的感知工作量，并研究了从基线到睡眠剥夺的生理指标变化与纠正工作量变化的认知指标之间的关联。我们选择管理注意力网络任务（ANT，[8,33]）和持续补偿跟踪器（CCT，[34,35]）测试，以更好地表征不同系统功能（警报，定向，执行网络）的独立性，被证明受到不同的影响通过睡眠剥夺[36]。为了评估认知测试后的主观工作量，我们使用了NASA任务负荷指数（NASA TLX）量表[37]，因为先前的研究表明，该方法在检测有经验的工作量变化方面是一个合理的量表[14,38]。睡眠剥夺的使用使我们能够诱发短暂和可逆的认知改变，可以对其进行研究以比较特定的注意力改变。当在同一主题中执行不同任务时，我们有机会将与假定的认知工作量相关的任务的共同外周反应与表征每个特定任务的特定认知功能的那个反应分开。作为认知改变的指标，对周围反应变化的认识可用于检测日常生活活动（如驾驶）中的注意减少，而不会使受试者偏离进行认知任务的管理。2. 材料和方法2.1.参加者15名健康的年轻志愿者（9名女性和6名男性；平均年龄）： 24.5年（2年）参加了该实验方案。符合纳入条件的受试者符合以下标准：无精神症状，如Symptom Checklist-90-Revised所评估[39,40]；根据失眠严重程度指数（ISI）[41,42]和爱华氏嗜睡量表（ESS）[43,44]评估，没有睡眠-觉醒障碍；通过定性回忆调查表评估，没有器质性病变和精神上瘾；正常或矫正视力；年龄介于18至35岁之间。2.2.实验协议实验方案包括两个阶段（图1A），这些阶段在参与者之间随机分配并保持平衡，并且至少间隔一周。每次会议从下午6点开始，每个志愿者都接受了单独的测试。实验室温度是受控的（22℃）。图1.实验方案。 （一种）。实验方案流程图。 （B）。上图是当对象正坐在电脑前时通过PERFORM系统在线记录面部温度，头部运动和心搏的示意图；下面是基线和睡眠剥夺条件下实验时间表的示意图。在基线阶段和剥夺睡眠后阶段均完成了两项认知测试，然后进行了感知的工作量评估。图1B。睡眠剥夺从会议开始前一天的8:00 am持续到会议结束之后（大约8:00 pm），共36个小时。为了确保志愿者在基线会议之前可以正常睡眠，通过活动记录仪记录每次睡眠前两天的睡眠日记来完成睡眠监测[45,46]。还进行了活动学监测，以确保志愿者在睡眠后剥夺期完全丧失睡眠；任何睡眠事件都暗示该研究被排除在外。为了实现这一双重目的，参与者佩戴了ActiGraphwGT3X-BT（ActiGraph，美国佛罗里达州彭萨科拉）放在他们的手腕上。使用Actilife软件（版本6.11.9）对数据进行分析和视觉检查。对于每节课，志愿者都要进行“注意力网络任务”（ANT）和“持续补偿跟踪器”（CTT）任务，该任务在心理学实验建筑语言（PEBL）软件中实施并在PC显示器上进行管理（距27英寸屏幕的距离为60厘米）到眼睛，屏幕分辨率为1024768）。执行ANT和CTT任务的时间分别为15分钟和10分钟。我们连续执行每个任务，没有任何间隔。为此，我们使用PEBL软件提供的设置选项将任务链接在一起。在PEBL软件中，假定受试者执行标准化的培训课程以熟悉任务说明并防止归因于课程顺序的偏见。在认知评估过程中，参与者必须佩戴“心理生理学面具”或“现实生活中的认知监控”（PERFORM），这是一种用于生物信号获取的眼周感应面具[29]。因此，通过使用PEBL NASA任务负荷指数（PEBL TLX）量表对两种情况下的PEBL认知任务完成后，立即评估了感知的工作量[47]。会议的总时长约为30分钟。2.3.认知评估2.3.1.心理实验教学语言（PEBL）注意网络任务注意网络任务（ANT）旨在评估警报，定向和执行控制注意网络的功能[8,33]。假定参与者在一组五个箭头中确定中心箭头的方向，而忽略周围箭头的方向。为了指示中心箭头的正确方向，参与者必须按下键盘上的相应按钮。在当前的研究中，使用了Attentional Network Test的PEBL版本，并且据Fan等人所述。 [33]，我们考虑了性能指数计算的正确试验（即，没有考虑错误答案），以（1）警报指数，（2）定向指数和（3）冲突指数表示。警报网络的效率通过警告信号引起的反应时间（RT）的变化来检查。预警指数是通过从无提示条件的平均RT中减去双提示条件的平均RT来计算的[36]。定向的效率通过伴随指示目标将发生位置的提示的RT变化来检查。定向指数表示为处于中心提示条件（“中心提示”）的项目的平均RT与处于空间提示条件（“空间提示”）的项目的平均RT之差[36]。通过要求参与者通过按下两个键来指示执行箭头的响应来检查执行网络的效率，这两个键指示被同等，不一致或中立侧翼包围的中心箭头的方向（左或右）。冲突指数是通过从不一致侧翼条件的平均RT中减去一致侧翼条件的平均RT计算得出的[36]。 2.3.2.PEBL连续补偿跟踪器持续补偿追踪（CCT）是一种认知测试，最初是用来评估机敏性和警觉性的[34,35]，也用于评估持续的注意力。在连续八次试验（从T1到T8）期间，参与者必须不断调整指针的位置以使其与目标重叠。指针处于需要持续补偿的随机指向的力之下[47]。在当前的研究中，使用CBL任务的PEBL版本通过两个指标（CCT偏差和CCT速度）来评估警惕性。通过考虑从任务开始（T1）到结束（T8）的偏差和速度的变化来评估适应程度：l CCT偏差。针对每个试验计算目标位置和指针之间的空间位移的中位数（中位数偏差的下限值与到更高的任务执行精度）和CCT偏差，因为位移从第一次试验到最后一次试验都发生了变化。l CCT速度。对于每个试验，计算任务上鼠标速度的平均值，并将CCT速度估算为从第一个试验到最后一个试验的速度变化。鼠标速度应指示对象对任务的反应程度；较高的值对应于较高的反应度，用于补偿指针的随机运动。 2.3.3.PEBLNASA任务负荷指数（PEBL TLX） NASA任务负荷指数[37]是一个自我报告的多维量表，旨在根据六个子量表的加权平均值提供总体可感知的工作量得分。分量表是精神需求，身体需求，时间需求，自己的表现，努力和挫败感。受试者必须通过选择六个分量表的分数（从0到100）来评估在先前完成认知任务时经历的感知工作量；较高的值表示更大的可感知工作量。在本研究中，使用PEBL软件（PEBLTLX）上的NASA TLX版本评估了可感知的工作负荷等级[47]。2.4.生理评估在进行认知评估期间，参与者佩戴了针对现实生活的认知监控（PERFORM）的心理生理学面具，这是一种经过验证的多传感器可穿戴和非阻塞性面具[29]，能够从一组以下物体中检测，记录和分析以下生理信号：干燥的电极置于眼周区域：l 面部温度信号，以1Hz采样率从放置在左右肌和左右前额上的传感器记录下来；l 心脏脉搏，用光电容积描记器传感器以100 Hz采样率记录，该传感器置于glabella（眉毛之间和鼻子上方的区域）上方；l 头部运动信号以100 Hz采样率从位于面罩左侧的3轴加速度计记录下来。 对于每个信号，都提取了外围测量，以研究执行认知任务如何改变外围输出。根据每次测量的生理特性，我们获得了从每个认知任务开始到结束的时间序列测量。因此，作为与执行的任务相关的有效参数，我们考虑了每个提取的度量从任务开始（度量在其时间序列的前十分之一的平均值）到结束（度量在最后一个度量的平均值）之间的变化。时间序列的十分之一）。从面部温度时间序列，我们考虑了：l MaxT，定义为任务开始和结束之间计算出的四个温度变化中的最大值；l zfT，通过比较上述额头和vs骨的T变化来定义（zfT =ΔTzΔTf，其中ΔTz是两个额头传感器的平均变化，而ΔTf是两个che骨传感器的平均变化）。从心脏脉冲时间序列中，我们获得了脉冲到脉冲时间间隔序列[48]，这使我们能够估计心率（HR）的变化，心率（HR）定义为心率开始和结束之间计算出的心率变化。任务。从头部运动时间序列中，我们从在连续的1 s窗口内计算出的三个轴向振荡组合的方差获得了头部运动的综合度量。我们估计头部运动幅度（HMA）是该措施任务开始和结束之间的变化。2.5.统计分析这项工作旨在确定主要涉及独特注意力成分的执行任务的特定生理相关性。我们用睡眠剥夺来操纵为了消除一般工作量对生理反应的影响。我们制定了以下假设（Ha）与原假设（H0）进行比较：l H0=校正工作量后，从基线到睡眠剥夺后的认知和生理指标之间无显着相关性变化。变量之间的相关性= 0；l Ha=认知和生理指标变化之间的显着相关性校正工作量后进入睡眠剥夺后基线的基线。变量之间的相关性为<0或> 0。如果Sig <α，则H0被拒绝，其中<α= 0.05因此，我们通过以下 两个主要步骤来分析数据： （1）识别剥夺睡眠对感知工作量的影响； （2）消除工作量变化的影响后，在不同的认知任务中识别受试者内部认知能力变化（从基线到睡眠剥夺后）的生理相关性。对于步骤（1），通过两尾Wilcoxon符号秩检验评估睡眠剥夺和基线阶段之间的PEBL TLX子量表差异。使用非参数测试是因为它们允许研究参数，而与正态无关。确实，这项研究中的变量是异类的（从心理评分到生理参数）。有些是歪斜的，有些则在几个离散值的范围内变化。我们使用以下公式估算非参数测试的效应大小：其中N是Z评分所基于的观察总数[49]。对于步骤（2），通过将认知任务指数的变化与从基线到睡眠剥夺后的生理测量值相关联，来识别受试者内部认知能力变化的生理相关性。为了从认知指标和生理指标之间的相关值中消除工作量变化的贡献，通过控制在步骤（1）达到统计显着性的那些工作量子量表来计算偏相关（rp，偏等级相关）。运用Yekutieli和Benjamini程序[50]来控制关于与每个认知任务指数相关的所有生理特征的假设检验系列的错误发现率（FDR）。将错误发现率设置为等于0.05，并计算调整后的p值。3. 结果3.1.感知的工作量从基准更改为睡眠剥夺任务后测得的感知工作量在精神和身体需求量表的条件之间有所不同；睡眠剥夺后的精神和身体需求增加（分别为p = 0.04和p = 0.01）。表1提供了每个PEBL TLX子量表的统计信息。3.2.注意系统功能的生理相关性关于注意和生理指标，没有发现条件之间的显着差异（补充表S1-S4）。然而，在消除与知觉工作量变化相关的推定联系效应后，认知指数与生理指标之间发现显着关联（图2）。图2.注意系统功能的生理相关性。散点图显示，在校正了TLX的精神和身体需求之后，生理指标与认知指标从基线到睡眠剥夺后的状态变化之间的关联（rp，部分等级相关系数-错误发现率<0.05）。点击查看：查看下部分内容 更多医学文章 使用英文翻译功能免责声明：福昕翻译只充当翻译功能，此文内容及相关信息仅为传递更多信息之目的，仅代表作者个人观点，与本网站无关，版权归原始网站所有。仅供读者参考，并请自行核实相关内容。若需要浏览原文、下载参考文献等，请自行搜索文中提到的原文网站进行阅读。来源于：mdpi
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