纽约大学生物医学系PhD博士招生中!(导师Prof. Faghih)

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纽约大学PhD博士招生中!(导师Prof. Faghih)

研究领域解析和深入探讨

教授是一位杰出的生物医学工程领域专家,现任纽约大学(NYU)坦登工程学院(Tandon School of Engineering)生物医学工程系副教授,同时担任计算医学实验室(Computational Medicine Laboratory, CML)主任

她的研究兴趣涵盖了多个跨学科领域,包括生物医学系统的控制、估计和系统识别,生物医学大数据科学和计算方法,生物医学和神经信号处理,可穿戴计算技术,以及生理建模和信息物理系统(Cyber Physical Systems)。

教授的研究团队开发了先进的生物医学信号处理和控制算法,用于人机交互和健康监测。这些尖端工具被应用于与神经内分泌和神经精神疾病相关的病理状况的预后、诊断和治疗。她的研究工作具有很强的跨学科性,结合了工程学、医学、神经科学和数据科学等多个领域的知识和方法。

教授最具影响力的研究项目之一是MINDWATCH(Multimodal Intelligent Noninvasive brain state Decoder for Wearable AdapTive Closed-loop arcHitectures),这是一个创新性的闭环大脑感知可穿戴系统架构。MINDWATCH被教授比作"大脑的导航系统",旨在通过非侵入式可穿戴设备解码大脑状态并应用校正控制。传统的智能手表类设备虽然可以无缝追踪生命体征和身体活动,但目前仍缺乏提供大脑状态信息或调节大脑功能以优化人类健康和表现的重要功能。

MINDWATCH项目旨在填补这一空白。

通过智能手表背部安装的两个小电极,教授开发的算法可以分析汗液活动中微小的变化,这是压力和刺激的关键指标。这种方法使得在日常生活中实时监测大脑状态成为可能,而不需要传统的昂贵且不便携带的脑电图(EEG)或功能性磁共振成像(fMRI)设备。MINDWATCH技术有望应用于多个领域,包括在线教育(监测学生是否专注于学习内容)、驾驶安全(提示情绪激动的驾驶员冷静下来)、工作场所(调整环境条件以改善心理状态和工作表现)以及老年人护理(检测孤独或无聊情绪并自动调整环境)。

另一个重要研究项目是MESH(Multimodal Estimators for Sensing Health),这是一个多模态健康感知估计器系统。MESH的主要目标是提供四个关键健康指标的见解:炎症、代谢、疲劳和内感受性意识。该项目由美国国立卫生研究院(NIH)资助,获得了182万美元的五年期研究经费。教授表示:"MESH是一个高度多学科的项目,汇集了来自普通医学、护理、神经外科、神经科学、风湿病学、神经内分泌学、精神病学和学习科学的合作者"。这项研究旨在开发算法,通过便携式设备收集的生理数据,让医疗提供者能够轻松监测人们的隐藏健康状态,从而尽早发现潜在的严重疾病。

教授的研究工作还涉及荷尔蒙调节与健康的关系,特别是皮质醇(压力荷尔蒙)和瘦素(调节能量摄入和饱腹感的荷尔蒙)的研究。通过应用数学建模和信号处理技术,她的团队分析了这些荷尔蒙在肥胖患者中的相互作用,开发了可以准确估计内部分泌模式、时间、幅度、基础荷尔蒙分泌脉冲数量、输注和清除率的系统理论方法。这些研究成果对于理解肥胖等复杂疾病的荷尔蒙机制具有重要意义。

精读教授所发表的文章

1."Marked Point Process Secretory Events Statistically Characterize Leptin Pulsatile Dynamics"。

发表在Journal of the Endocrine Society上

这项研究探索了瘦素荷尔蒙的脉冲动态特性,教授表示:"我们不仅仅依靠瘦素的视觉检查和统计建模,而是量化潜在的脉冲生理信号,以便扩展对健康和疾病状态下以及对药物反应中瘦素信号的研究"。瘦素主要由脂肪细胞产生,通常在摄入足够食物后向大脑发出信号,帮助调节能量和食欲。但在一些肥胖个体中,这种信号系统似乎出现故障,导致瘦素抵抗——即使高水平的瘦素也无法抑制饥饿感。

2.关于眼动追踪和内部大脑状态关系的研究

教授团队开发了一个框架,可以直接从眼动追踪数据中解码隐藏的大脑状态,如内感受性意识。内感受性意识代表大脑解释身体感觉的能力——这些感觉是对内部或外部刺激的反应。追踪和理解这些内部大脑状态对于优化大脑-身体连接至关重要。这项研究获得了美国国立卫生研究院(NIH)和美国国家科学基金会(NSF)的资助。

3."Decoding a Hidden Energy State Based on Marked Point Process Cortisol Secretory Events During Cardiac Surgery"

研究探索了如何通过皮质醇分泌事件解码手术过程中的隐藏能量状态。

4.日常生活中简单愉悦活动对认知表现的影响。

教授的研究发现,听音乐和喝咖啡等日常愉悦活动可以影响人的大脑活动,改善认知表现,包括需要集中注意力和记忆的任务。这项研究使用了MINDWATCH技术,分析了这些刺激物如何触发与认知表现高峰相关的"贝塔波段"脑波活动的增加。

教授的学术地位

教授在生物医学工程领域享有很高的学术声誉,获得了众多重要奖项和荣誉。她在MIT完成了电气工程和计算机科学的硕士和博士学位,并在MIT的脑与认知科学系完成了博士后研究。

在专业奖项方面,教授获得了IEEE工程医学与生物学会(EMBS)早期职业成就奖,表彰她"为下一代健康感知和大脑感知可穿戴技术开创了变革性算法,实现了对隐藏健康和认知状态的推断和动态追踪,以提高生活质量"。2020年,她被MIT Technology Review评为"35岁以下创新者",同年获得了美国国家科学基金会(NSF)的CAREER奖。她还在IEEE Women in Engineering Magazine上被评为"值得关注的女性",并入选了2019年美国国家工程院前沿工程研讨会。

教授是IEEE高级会员,目前担任IEEE工程医学与生物学会行政委员会技术代表。她还在美国国家科学院的PNAS Nexus和IEEE神经系统与康复工程汇刊(IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering)的编辑委员会任职。这些职位表明她在学术界的领导地位和专业声誉。

教授的研究工作获得了多项重要研究资助,包括美国国立卫生研究院(NIH)的早期研究者最大化研究者奖(MIRA),金额为1,825,840美元,用于支持其MESH项目,以及美国国家科学基金会(NSF)的CAREER奖,用于支持MINDWATCH项目。这些大型研究资助反映了她的研究方向的重要性和创新性。

在产业影响方面,教授的研究成果已申请多项专利,包括自动卵巢滤泡监测系统和方法(已授权专利)、基于生理条件测量估计神经系统状态的系统和方法(待定专利)、基于呼吸测量估计情绪效价的系统和方法(待定专利),以及使用眼动追踪测量估计内感受性意识状态的系统和方法(待定专利)。这些专利表明了她的研究成果在医疗技术领域的应用潜力。

有话说

教授的研究工作代表了生物医学工程领域的前沿创新,特别是在非侵入式生理监测和大脑状态解码方面。她的研究方法结合了系统理论、信号处理、控制工程和医学知识,为复杂生理系统的建模和分析提供了新视角。

  1. MINDWATCH和MESH这两个主要研究项目反映了当代生物医学工程发展的重要趋势:从单一参数监测向多模态、综合性健康状态评估的转变。这种方法不仅关注表面可见的生理指标,还试图解码和理解潜在的生理和认知状态,为个性化医疗和健康管理提供基础。
  2. 关于瘦素和皮质醇相互作用的研究该研究揭示了荷尔蒙调节网络的复杂性,以及这些调节机制在肥胖等慢性疾病中的重要作用。她的研究模型"可能对未来开发下一代敏捷闭环医疗系统起到关键作用,这类系统将识别偏离稳态的情况并提出必要的干预措施,受益于对荷尔蒙分泌事件和基础内分泌系统参数的定期追踪"。这种方法有望从根本上预防复杂的健康状况,提高生活质量并减少医疗支出。
  3. 可穿戴技术教授的创新之处在于将传统的生理监测与先进的算法和信号处理技术相结合,使得通过皮肤电活动、眼动追踪和呼吸等非侵入性指标推断内部大脑状态成为可能。这一方向具有广阔的应用前景,包括心理健康监测、认知增强、老年护理和个性化学习等领域。
  4. 更广泛的社会影响角度教授的研究有望改善多种人群的生活质量。例如,MINDWATCH技术可以帮助抑郁症患者监测情绪状态,帮助学习障碍者优化认知参与,或帮助老年人维持认知功能和独立生活能力。这些应用不仅具有医疗价值,还可能对社会福祉产生深远影响。

博士背景

Syntax,985中国语言文学系博士生,专注于计算语言学和历史语言学研究。擅长运用大数据分析和人工智能技术,探索汉语语音、语法的历史演变规律和现代汉语方言的地理分布特征。在研究上古汉语语音系统重建方面取得重要突破。曾获国家奖学金和中国语言学会青年学者奖。研究成果发表于《语言学报》和《Journal of Chinese Linguistics》等重要期刊。

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