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生物医学
提示词描述
生成一张高质量的BioRender风格的图形摘要。我们需要首先解构摘要的关键科学要素，将其转化为视觉语言，然后为AI绘图工具（例如Midjourney、DALL-E 3、Stable Diffusion）编写提示词。 ### 第一部分：深入的摘要分析和视觉分解 本文的核心逻辑流程如下： 1. **背景/输入：** * **对象：** 复杂系统，特别是癫痫发作。 * **特征：** 高维数据，隐藏的关键信号。 * *视觉元素：* 大脑轮廓，脑电图电极帽，混沌且密集的多通道波形图（代表高维噪声数据）。 2. **方法一 - 流形学习：** * **核心技术：** 各向异性扩散映射 (ADM)。 * **目的：** 构建低维表示。 * *视觉元素：* 一个漏斗状或投影状的图形，将左侧的混沌波形映射到一个平滑的、弯曲的3D表面（流形）。 3. **方法二 - SDE建模：** * **核心技术：** 数据驱动的随机微分方程 (SDE)，得分函数，概率密度演化。 * *视觉元素：* 在流形表面上流动的箭头或粒子流，代表系统的状态演化；或者是在表面上移动的热图/云。 4. **新型指标：** * **理论：** 薛定谔桥理论。 * **指标名称：** 熵产生率 (EP)。
![1.1 脑部能量代谢
虽然大脑仅占体重的约2%，但它消耗了人体每日总能量消耗的20% [17]。大脑主要利用葡萄糖和脂肪酸作为能量来源。在静息状态下，大脑首选的代谢途径是线粒体氧化磷酸化。然而，突触可塑性、学习和记忆等高需求活动需要糖酵解或乳酸代谢的额外贡献 [13, 18, 19]。这突出了线粒体在脑部能量代谢中的关键作用。乳酸在大脑中扮演着“双刃剑”的角色；它是维持中枢神经系统（CNS）能量代谢所需的底物，但大脑中过量的乳酸积累会导致炎症反应，从而导致阿尔茨海默病（AD）和帕金森病（PD）等神经系统疾病 [20]。
1.2 线粒体在脑部能量代谢中的作用
在此，我们主要讨论线粒体在氧化磷酸化（OXPHOS）和糖酵解中的作用。当氧气供应充足或处于静息状态时，OXPHOS主要为中枢神经系统提供能量。这种生理过程发生在真核细胞的线粒体内膜或原核细胞的细胞质中。它是ADP和无机磷酸合成ATP的偶联反应，其动力来自体内物质通过呼吸链氧化过程中释放的能量。OXPHOS在中枢神经系统中具有以下功能：（1）维持神经元功能；（2）支持神经胶质细胞功能；（3）影响神经系统的发育和修复 [21, 22]。
当氧气供应不足或急需能量时，中枢神经系统中的糖酵解主要提供能量。在这个生理过程中，葡萄糖在细胞质中分解成丙酮酸，每分解一个葡萄糖分子产生两个丙酮酸分子和两个ATP分子。丙酮酸进一步被乳酸脱氢酶（LDH）代谢生成乳酸，然后乳酸可以进入线粒体并被氧化成二氧化碳和水。当CNS活跃时，糖酵解可以迅速提供能量，以维持神经元和其他细胞的正常运作。同时，糖酵解的中间产物可以为其他生理活动提供底物。例如，丙酮酸可以转化为非必需氨基酸，如丙氨酸，参与蛋白质合成；它也可以在肝脏等器官中转化为葡萄糖，维持稳定的血糖水平。此外，虽然糖酵解发生在细胞质中，但它与线粒体密切合作 [23, 24]。
糖酵解和OXPHOS相互依赖，这种相互依赖性源于线粒体。葡萄糖驱动的OXPHOS需要糖酵解的发生。线粒体不能直接氧化葡萄糖；因此，葡萄糖最初需要进行糖酵解，在那里它产生丙酮酸（或星形胶质细胞中的乳酸），然后可以将其导入线粒体并完全氧化 [25]。
1.3 AD患者大脑中的能量代谢紊乱
AD大脑中能量代谢紊乱的主要原因可以概括如下：（1）葡萄糖代谢失调；（2）线粒体脂肪酸氧化（FAO）受损；](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fpub-8c0ddfa5c0454d40822bc9944fe6f303.r2.dev%2Fai-drawings%2FIcV7vcnomT4yUr2cR2ybs0iHyXlGgSRn%2F905f8239-cc7a-4506-a92b-cad88e820407%2F81ca34d8-7e4b-41ed-ac88-93fe3e8d434b.png&w=3840&q=75)
