Graphene quantum dots (GQDs), which is the latest addition to the nanocarbon material family, promise a wide spectrum of applications. Herein, we demonstrate two different functionalization strategies to systematically tailor the bandgap structures of GQDs whereby making them snugly suitable for particular applications. Furthermore, the functionalized GQDs with a narrow bandgap and intramolecular Z-scheme structure are employed as the efficient photocatalysts for water splitting and carbon dioxide reduction under visible light. The underlying mechanisms of our observations are studied and discussed.

Abstract The prefrontal cortex (PFC) is a highly variable, evolutionarily expanded brain region that is engaged in multiple cognitive processes. The subregions of the PFC mature relatively late compared with other brain regions, and the maturation times vary between these subregions. Among these, the dorsomedial and dorsolateral prefrontal cortex (dmPFC and dlPFC) share a parallel topographic pattern of functional connectivity, while participating in different types of complex behaviors. However, the developmental trajectories of the two areas remain obscure. In this study, we uncovered differences in the developmental trends of the dmPFC and dlPFC. These differences were mainly caused by structural and functional changes in the medial area of the superior frontal gyrus (SFG). The developmentally different arealization patterns were verified using multiple parcellation approaches with multimodal data, including structural magnetic resonance imaging (sMRI), diffusion MRI (dMRI), resting state functional MRI (rfMRI), and a publicly available transcriptomic dataset. Human brain gene expression data was also used to perform downstream analyses, which could inform us about the potential biological mechanisms underlying the developmentally different arealizations. Furthermore, behavioral analyses hinted at the effects of regionalization on ontogeny. In brief, this study revealed a tendency toward a medial-lateral prefrontal division and can provide a fuller understanding of the potential underlying genetic underpinnings as well as of the potential effects on developmental behavior.

Abstract The rhesus macaque ( Macaca mulatta ) is a crucial experimental animal that shares many genetic, brain organizational, and behavioral characteristics with humans. A macaque brain atlas that identifies anatomically and functionally distinct regions is fundamental to biomedical and evolutionary research. However, even though connectivity information is vital for understanding brain functions, a connectivity-based whole-brain atlas of the macaque has not previously been made. In this study, we created a new whole-brain map, the Macaque Brainnetome Atlas (MacBNA), based on the anatomical connectivity profiles provided by high angular and spatial resolution ex vivo diffusion MRI data. The new atlas consists of 248 cortical and 56 subcortical regions as well as their structural and functional connections. The parcellation and the diffusion-based tractography were comprehensively evaluated with multi-contrast MRI, invasive neuronal-tracing, and Nissl-stained images collected from a single subject and with open-access datasets from other cohorts. As a demonstrative application, the structural connectivity divergence between macaque and human brains was mapped using the Brainnetome atlases of those two species to uncover the genetic underpinnings of the evolutionary changes in brain structure. The resulting resource includes (1) the thoroughly delineated Macaque Brainnetome Atlas (MacBNA), (2) regional connectivity profiles, (3) the postmortem high resolution macaque diffusion and T2-weighted MRI dataset (Brainnetome-8), and (4) multi-contrast MRI, block-face, and section images collected from a single macaque. MacBNA can serve as a common reference frame for mapping multifaceted features across modalities and spatial scales and for integrative investigation and characterization of brain organization and function. Therefore, it will enrich the collaborative resource platform for nonhuman primates and facilitate translational and comparative neuroscience research.

Abstract We experimentally investigate the nature of pulsating noise-like pulses (NLPs) in a fiber laser based on the nonlinear optical loop mirror. By adjusting the intra-cavity polarization, three types of pulsating NLPs can be obtained in the cavity. By utilizing the dispersive Fourier transformation technique, the real-time evolution dynamics of NLP pulsation have been investigated in detail. Different from the conventional pulsating behavior, the NLPs undergo remarkable and periodical variations in their width with slight changes in pulse peak powers during pulsation process. We speculate that the wavelength-dependent gain saturation is involved in the pulsating NLP evolution. Quasi-periodic energy oscillations are associated with cyclic generation and subsequent walkoff of wavelength-shifted components, resulting in the different pulsating dynamics of NLP. Moreover, during pulsation process, the NLP splitting could happen with the increasing of energy. All these findings will help to complement our understanding of NLP pulsation in a fiber laser.

Abstract Histology studies revealed that the macaque insular cortex was characterized by the gradual organizations containing agranular, dysgranular and granular insula. However, no consensus has been reached on the elaborate subdivisions of macaque insula. Until now, no neuroimaging study to our knowledge combining connectivity-based gradients and parcellation has been performed to investigate the topographic organization of the macaque insular cortex. In this study, we used high-resolution ex vivo diffusion-weighted imaging data to explore the macaque insular cortex’s global gradient organization and subdivisions. We found a rostrocaudal organization of the dominant gradient in the macaque insula using a diffusion map embedding. Meanwhile, extracting the 25% top and bottom components from the dominant and second gradient, which explained variance over 60% in total within ten gradients, the connectivity-based parcellation method was performed to subdivide each component into two subregions confirmed by the cross-validation analysis. Furthermore, permutations tests identified that two subregions from each component showed significant differences between their connectivity fingerprints. Finally, we found that the dominant and second gradients were significantly correlated with the T1w/T2w and cortical thickness maps in the macaque insula. Taken together, the global gradients combining the subdivisions examined the topographic organization of the macaque insular cortex based on the structural connectivity, which may contribute to a better understanding of the intricate insular cortex anatomy.