Journal of Zhejiang University

Current Issue: <JZUS-B>

Journal of Zhejiang University-SCIENCE B (Biomedicine & Biotechnology)

ISSNs 1673-1581 (Print); 1862-1783 (Online); CN 33-1356/Q; started in 2005,Monthly.

JZUS-B is an international "Biomedicine & Biotechnology" reviewed-Journal indexed by SCI-E, MEDLINE, PMC, BA, BIOSIS Previews, JST, ZR, CA, SA, AJ, ZM, CABI, CSA, etc., and supported by the National Natural Science Foundation of China. It mainly covers research in Biomedicine, Biochemistry and Biotechnology, etc.

Impact factor: 1.099 (2011), 1.108 (2012), 1.293 (2013), 1.278 (2014), 1.303 (2015), 1.676 (2016), 1.815 (2017), 1.879 (2018).

Journal of Zhejiang University SCIENCE B

ISSN 1673-1581(Print), 1862-1783(Online), Monthly

2024 Vol.25 No.10 P.803-940

Cover:

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Contents:

<91>

<<< CONTENTS

WYSS Special Issue on Advances in Neural Interface Engineering

Guest Editors-in-Chief: Ping WANG, Liujing ZHUANG

Reviews

Review: Wireless closed-loop deep brain stimulation using microelectrode array probes

Qianli JIA, Yaoyao LIU, Shiya LV, Yiding WANG, Peiyao JIAO, Wei XU, Zhaojie XU, Mixia WANG, Xinxia CAI

DOI: 10.1631/jzus.B2300400 Downloaded: 868 Clicked: 1116 Cited: 0 Commented: 0(p.803-823) <Full Text> <PPT> 127

Chinese summary <208> 基于微电极阵列探针的无线闭环脑深部刺激技术

贾千里^1,2，刘瑶瑶^1,2，吕诗雅^1,2，王怡丁^1,2，焦沛尧^1,2，徐威^1,2，徐兆杰^1,2，王蜜霞^1,2，蔡新霞^1,2
¹中国科学院空天信息创新研究院传感技术国家重点实验室，中国北京市，100190
²中国科学院大学电子电气与通信工程学院，中国北京市，100049
摘要：脑深部刺激（DBS），包括光刺激和电刺激，对于脑重大疾病发病机理和治疗方法开发的研究具有重要的科学意义。基于植入式微电极阵列（MEA）探针的DBS微系统的发展为原位闭环DBS（CL-DBS）提供了新机遇。闭环DBS可用于监测受损的神经细胞活动，并可根据电生理信号调整刺激参数，以实现对神经细胞活动的精准高效调控。基于MEA探针的CL-DBS微系统虽取得了快速发展，但仍有一些关键问题亟需解决，包括无线通信的安全性、稳定性和电池寿命等。本综述回顾和总结了基于MEA探针的无线CL-DBS微系统的最新进展，并探讨了该技术存在的主要问题和未来发展前景。未来，基于MEA探针的无线CL-DBS技术的不断发展和进步将继续为神经科学和临床神经学带来创新，并为脑重大疾病的治疗提供新策略。

关键词组：脑深部刺激（DBS）；无线闭环脑深部刺激微系统；微电极阵列探针；光刺激；电刺激

Review: Odor representation and coding by the mitral/tufted cells in the olfactory bulb

Panke WANG, Shan LI, An’an LI

DOI: 10.1631/jzus.B2400051 Downloaded: 304 Clicked: 473 Cited: 0 Commented: 0(p.824-840) <Full Text> <PPT> 91

Chinese summary <199> 嗅球僧帽/簇状细胞对气味的表征和编码

王攀科¹，李珊²，李安安²
¹广东医科大学生物医学工程学院，中国东莞市， 523808
²徐州医科大学江苏省脑病与生物信息学重点实验室，生物化学与分子生物学研究中心，中国徐州市， 221004
摘要：嗅球是嗅觉系统中的第一个中继站，起着关键的枢纽作用，能在不断变化的环境中精确地表征气味信息。作为嗅球中唯一的输出神经元，僧帽细胞/簇状细胞编码诸如气味类型和浓度等信息。近年来，针对嗅球中气味表征和编码的潜在神经策略和机制已开展了广泛的研究。本文对该领域的主要进展进行了综述，首先回顾了涉及气味表征的神经元和相关环路，包括嗅球中的不同细胞类型以及嗅球内部和外部的神经回路；随后讨论了两种不同的编码策略（空间编码和时间编码）在啮齿动物嗅球中的工作原理；最后，对该研究领域的潜在未来方向展开讨论。综上，本文就目前僧帽细胞/簇状细胞在嗅球中如何表征和编码气味信息进行了全面总结。

关键词组：嗅球；僧帽/簇状细胞；气味类型；神经表征；信息编码

Review: Neural substrates for regulating self-grooming behavior in rodents

Guanqing LI, Chanyi LU, Miaomiao YIN, Peng WANG, Pengbo ZHANG, Jialiang WU, Wenqiang WANG, Ding WANG, Mengyue WANG, Jiahan LIU, Xinghan LIN, Jian-Xu ZHANG, Zhenshan WANG, Yiqun YU, Yun-Feng ZHANG

DOI: 10.1631/jzus.B2300562 Downloaded: 1078 Clicked: 842 Cited: 0 Commented: 0(p.841-856) <Full Text> <PPT> 90

Chinese summary <202> 啮齿动物自我梳理行为调控的神经基质

李关卿^1,2,3，路蝉伊⁴，尹苗苗⁵，王鹏⁶，张蓬波⁷，吴家梁^1,2，王文强^1,2,3，王鼎^1,2，王孟月^1,2,8，刘佳涵^1,2,3，林星翰^1,2，张健旭^1,2，王振山³，余逸群^9,10,11，张云峰^1,2
¹中国科学院动物研究所，农业虫害鼠害综合治理研究国家重点实验室，中国北京市，100101
²中国科学院大学，中国科学院生物互作卓越创新中心，中国北京市，100101
³河北大学生命科学学院，中国保定市，071002
⁴中国科学院遗传与发育生物学研究所，分子发育生物学国家重点实验室，中国北京市，100101
⁵天津市环湖医院康复医学科，中国天津市，300350
⁶首都医科大学附属北京朝阳医院人类生殖医学中心，中国北京市，100101
⁷招远市人民医院胃肠外科，中国招远市，265400
⁸中国科技大学生命科学与医学学院，中国合肥市，230026
⁹复旦大学附属眼耳鼻喉科医院耳鼻喉科，中国上海市，200031
¹⁰复旦大学附属眼耳鼻喉科医院耳鼻喉科研究院，中国上海市，200031
¹¹复旦大学附属眼耳鼻喉科医院嗅觉疾病诊疗及研究中心，中国上海市，200031
摘要：梳理是一种进化上保守的刻板行为，广泛存在于包括人类在内的各种动物中。梳理行为在动物维持体表清洁、调节体温、去觉醒、减轻压力以及社会行为等方面发挥重要功能。在啮齿类动物中，梳理行为通常可以分为四个连续的阶段，并以从头至尾顺序的方式进行重复刻板动作：从口鼻部到面部，到头部，最后以舔舐躯体结束。梳理行为的发生具有环境依赖性，说明此行为具有适应的重要性。本综述简要总结了啮齿类动物梳理行为涉及的神经基质，并探讨了异常梳理行为表型的存在与神经精神疾病和神经退行性疾病模型的相关性。此外，本文进一步强调指出，在神经精神病学模型中，啮齿类动物的梳理行为可作为测定重复刻板行为的一种可靠测量方法，有望在转化精神病学中应用。本文主要聚焦啮齿动物的自我理毛行为，因受限于篇幅，未对allogrooming（同种动物通过舔舐或以仔细啃咬的方式为另一种动物梳理毛发）与heterogrooming（在特定情况下发生的对另一种动物的梳理行为，如母性行为、性行为、攻击行为或社会行为）展开讨论。

关键词组：梳理；刻板行为；句法链；从头至尾进行；神经精神疾病

Review: Aberrant dynamic functional connectivity of thalamocortical circuitry in major depressive disorder

Weihao ZHENG, Qin ZHANG, Ziyang ZHAO, Pengfei ZHANG, Leilei ZHAO, Xiaomin WANG, Songyu YANG, Jing ZHANG, Zhijun YAO, Bin HU

DOI: 10.1631/jzus.B2300401 Downloaded: 666 Clicked: 865 Cited: 0 Commented: 0(p.857-877) <Full Text> <PPT> 97

Chinese summary <202> 重度抑郁障碍患者丘脑皮层环路的动态功能连接异常

郑炜豪¹，张芹¹，赵子阳¹，张鹏飞^2,3,4，赵磊磊¹，王晓敏¹，杨淞宇¹，张静^2,3,4，姚志军¹，胡斌^1,5,6,7
¹甘肃省可穿戴装备重点实验室，兰州大学信息科学与工程学院，中国兰州市，730000
²兰州大学第二临床医学院，中国兰州市，730030
³兰州大学第二医院核磁共振科，中国兰州市，730030
⁴甘肃省功能及分子影像临床医学研究中心，中国兰州市，730030
⁵北京理工大学医学技术学院，中国北京市，100081
⁶中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心，中国科学院神经科学研究所，中国上海市，200031
7中国科学院半导体研究所兰州大学认知神经传感技术联合研究中心，中国兰州市，730000
摘要：丘脑皮层环路对情绪和认知具有重大影响。研究表明，重度抑郁障碍患者存在丘脑皮层功能连接异常，主要表现为区域依赖性的低连接或超连接。然而，重度抑郁障碍患者丘脑皮层环路动态功能连接的潜在异常目前尚不清楚。因此，基于48名重度抑郁障碍患者和57名健康对照的静息态功能磁共振成像数据，本研究评估了10个丘脑亚区和大脑皮层之间的动态功能连接变化，进而探究重度抑郁障碍患者丘脑皮层环路的动态交互模式。利用动态偏侧性分析探究了丘脑皮层系统的功能偏侧性随时间的动态变化。此外，还计算了丘脑皮层环路的动态功能连接特征与临床量表评分之间的相关性。本研究确定了4个反复出现的丘脑皮层功能连接状态。与健康对照组相比，重度抑郁障碍患者在与初级皮层网络具有较强负相关的连接状态下，时间分数和状态转换概率显著降低。此外，重度抑郁障碍患者丘脑皮层系统的功能偏侧性表现出更大的波动。丘脑-子网络分析进一步发现重度抑郁障碍患者中丘脑与高阶皮层网络之间连接的变异性异常增加，并且与背侧注意网络和默认模式网络相关的丘脑皮层功能连接变异性与患者的症状严重程度之间存在显著的相关性。本研究综合探究了重度抑郁障碍患者丘脑皮层环路的动态功能连接变化模式。研究结果表明，丘脑与初级和高阶皮层网络之间动态功能连接的异质性改变可能有助于表征重度抑郁障碍患者的感觉和认知处理缺陷。

关键词组：重度抑郁障碍；静息态功能磁共振成像；丘脑皮层环路；动态功能连接；动态偏侧性

Review: Perspectives in the investigation of Cockayne syndrome group B neurological disease: the utility of patient-derived brain organoid models

Xintai WANG, Rui ZHENG, Marina DUKHINOVA, Luxi WANG, Ying SHEN, Zhijie LIN

DOI: 10.1631/jzus.B2300712 Downloaded: 545 Clicked: 826 Cited: 0 Commented: 0(p.878-889) <Full Text> <PPT> 99

Chinese summary <17> Cockayne综合征B神经系统病变研究展望：患者来源的脑类器官模型的应用

王新泰¹，郑芮^2，3，玛瑞娜·杜希诺娃^3，4，王露曦³，沈颖³，林智杰¹
¹杭州师范大学生命与环境科学学院，浙江省器官发育与再生重点实验室，中国杭州市， 311121
²浙江大学医学院附属儿童医院，国家儿童健康与疾病临床医学研究中心，中国杭州市， 310052
³浙江大学医学院生理学系，中国杭州市， 310058
⁴浙江大学第四医院 / 一带一路国际医学院国际医学健康研究院，中国义乌市， 322001
摘要：Cockayne综合征B（CSB）作为一种常染色体隐性遗传病，由ERCC6基因（编码CSB蛋白）突变引起，患者表现为生长迟缓、小头畸形、皮肤光敏性和早衰等。临床证据表明，CSB神经系统病变主要表现为脑萎缩、脱髓鞘和脑部钙化，并随时间推移愈发严重。神经元丢失和钙化可发生在各个脑区，其中小脑和基底神经节的神经元丢失和钙化最为严重，是导致CSB患者运动障碍、共济失调和肢体震颤的主因之一。目前CSB蛋白缺失小鼠并不能重现患者神经系统发育和功能异常，这是制约探究Cockayne综合征神经系统病变机制的主要因素。本文综述了CSB的蛋白结构和表达分布，总结探讨了CSB突变对神经系统发育和功能的影响，概述了目前研究Cockayne综合征的模式生物，并前瞻性地讨论了利用患者来源的脑类器官应用于研究Cockayne综合征神经系统病变的潜在价值。

关键词组：Cockayne综合征；Cockayne综合征B（CSB）；神经系统功能；小脑；脑类器官

Review: Phenolic-enabled nanotechnology: a new strategy for central nervous system disease therapy

Yuyi ZHENG, Xiaojie CHEN, Yi WANG, Zhong CHEN, Di WU

DOI: 10.1631/jzus.B2300839 Downloaded: 589 Clicked: 742 Cited: 0 Commented: 0(p.890-913) <Full Text> <PPT> 122

Chinese summary <20> 酚类纳米技术：治疗中枢神经系统疾病的新策略

郑玉艺¹，陈晓劼¹，汪仪^1,2，陈忠¹，吴迪¹
¹浙江中医药大学药学院，浙江省神经药理学与转化研究重点实验室，中国杭州市，310053
²浙江中医药大学附属第三医院，中国杭州市，310009
摘要：酚类化合物因其良好的生物相容性和独特的理化性质，在生物医学领域受到极大关注。近年来，酚类纳米技术已成为医学领域的研究热点，特别是在中枢神经系统疾病的应用方面，已报道了许多具有广阔前景的研究成果。酚类化合物的优越性能包括抗炎、抗氧化、消炎、易透过血脑屏障，以及保护神经系统免受代谢损伤、促进学习和认知功能等。尽管这一领域已取得了巨大进展，但仍缺乏有关酚类纳米材料在中枢神经系统疾病治疗的全面综述。本文系统地总结了酚类纳米材料的基本理化性质和合成策略，以期满足进一步开发新型中枢神经系统疾病治疗方法的需求。本文首先介绍了酚类物质与其他物质的相互作用，它们可以通过不同的方式形成尺寸、形状、成分、表面化学性质和功能均可控的纳米材料。随后，本文对酚类纳米材料在中枢神经系统疾病治疗中的应用进行总结，以期为该领域后续的应用研究提供参考。

关键词组：酚类纳米技术；金属酚醛网络；聚多巴胺；中枢神经系统；递药系统

Review: Artificial intelligence for brain disease diagnosis using electroencephalogram signals

Shunuo SHANG, Yingqian SHI, Yajie ZHANG, Mengxue LIU, Hong ZHANG, Ping WANG, Liujing ZHUANG

DOI: 10.1631/jzus.B2400103 Downloaded: 202 Clicked: 264 Cited: 0 Commented: 0(p.914-940) <Full Text> <PPT> 95

Chinese summary <20> 利用脑电图信号进行脑部疾病诊断的人工智能方法

尚书诺^1,2，石颖倩¹，张娅婕¹，刘梦雪¹，张宏¹，王平^1,2,3，庄柳静^1,3
¹浙江大学生物医学工程与仪器科学学院，生物传感器国家专业实验室，生物医学工程教育部重点实验室，中国杭州市，310027
²浙江大学教育部脑与脑机融合前沿科学中心，中国杭州市，310027
³浙江大学脑机智能全国重点实验室，中国杭州市，310027
摘要：大脑信号反映了脑细胞活动引起的电信号变化或代谢变化。在各种非侵入性测量方法中，脑电图作为一种广泛应用的技术可以帮助了解大脑模式。脑电图中的异常读数可作为与神经系统疾病相关的脑活动的指标。脑机接口（BCI）系统能够直接从人脑提取和传输信息，从而实现与外部设备的交互。人工智能（AI）的出现极大地提高了BCI技术精度和准确性，并拓宽了该领域的研究范围。AI技术包括机器学习（ML）和深度学习（DL）模型，可以利用脑信号对各种脑部疾病进行分类和预测。本文综述了AI在基于脑电图的脑部疾病诊断中的应用，特别是AI算法在该领域应用的进展。

关键词组：脑部疾病；脑电图；脑机接口；人工智能