中科院繪制246個精細亞區(qū)的全新人類腦圖譜 為下一代診療技術(shù)奠定基礎

中國科學院日前發(fā)布消息，該院自動化研究所腦網(wǎng)絡組研究中心蔣田仔團隊聯(lián)合國內(nèi)外其他團隊經(jīng)過6年的努力，成功繪制出全新的人類腦圖譜，即腦網(wǎng)絡組圖譜。

該項研究的新成果——全腦精細分區(qū)圖譜及其全腦連接圖譜在國際學術(shù)期刊《大腦皮層》上在線發(fā)表。  

中科院自動化所團隊突破了100多年來傳統(tǒng)腦圖譜繪制的瓶頸，提出了“利用腦結(jié)構(gòu)和功能連接信息”繪制腦網(wǎng)絡組圖譜的全新思路和方法。他們繪制的腦網(wǎng)絡組圖譜包括246個精細腦區(qū)亞區(qū)，比傳統(tǒng)的Brodmann圖譜精細4到5倍，具有客觀的邊界定位，次建立了宏觀尺度上的活體全腦連接圖譜。 

據(jù)悉，近三十年來，以非侵入性磁共振技術(shù)為代表的一批成像技術(shù)可以在體、無創(chuàng)地對人腦以前所未有的時空分辨率進行成像，可以測量包括腦的形狀和大小，連接腦不同區(qū)域的神經(jīng)纖維，以及腦不同回路或通路的功能活動變化等。利用磁共振成像技術(shù)在獲取大樣本活體腦影像的基礎上，能夠?qū)δX結(jié)構(gòu)和功能區(qū)進行精細劃分并制作出適用活體個體的腦圖譜。
目前雖然已經(jīng)有一些基于磁共振圖像構(gòu)建的腦圖譜，但是基本都是基于結(jié)構(gòu)磁共振成像，在腦區(qū)劃分上主要基于溝回拓撲分布，而且腦區(qū)定義非常粗糙，甚至存在明顯的錯誤，很難與腦的功能解剖相對應。
目前，腦網(wǎng)絡組圖譜已經(jīng)引起國內(nèi)外同行的高度關注，例如歐盟人腦計劃(Human Brain Project, HBP)即將在其神經(jīng)信息平臺(Neuroinformatics Platform, NIP)公開發(fā)布該圖譜，國際神經(jīng)信息學協(xié)調(diào)委員會(International Neuroinformatics Coordinating Facility，INCF)已在時間在線發(fā)布了人類腦網(wǎng)絡組圖譜。此外，一些國際神經(jīng)影像分析軟件平臺，如SPM，F(xiàn)SL等都將腦網(wǎng)絡組圖譜作為主要人類腦圖譜提供給用戶使用。
腦網(wǎng)絡組圖譜不僅包含了精細的大腦皮層腦區(qū)與皮層下核團亞區(qū)結(jié)構(gòu)，而且在體定量描繪了不同腦區(qū)亞區(qū)的解剖與功能連接模式，并對每個亞區(qū)進行了細致的功能描述。
腦網(wǎng)絡組圖譜的構(gòu)建將引領人類腦圖譜未來發(fā)展從標本走向活體，從粗糙走向精細，從單一的解剖結(jié)構(gòu)描述到集成結(jié)構(gòu)、功能和連接模式等多種知識的綜合描述，為實現(xiàn)腦科學和腦疾病研究的源頭創(chuàng)新提供基礎。
腦網(wǎng)絡組圖譜能夠提供每個亞區(qū)的結(jié)構(gòu)和功能連接模式，從而明確每個亞區(qū)的組織模式及功能意義，這為在宏觀尺度上研究腦與行為的關系提供了不可或缺的工具，將加深對于人類精神和心理活動的認識，為理解人腦結(jié)構(gòu)和功能開辟了新途徑，并對未來類腦智能系統(tǒng)的設計提供重要的啟示。
此外，腦網(wǎng)絡組圖譜能夠提供的個體化的精細腦區(qū)亞區(qū)以及定量的連接模式，不僅為神經(jīng)及精神疾病的新型治療技術(shù)提供準確的定位，而且還將為腦中風損傷區(qū)域及癲癇病灶的定位、神經(jīng)外科手術(shù)中的腦膠質(zhì)瘤的精確切除、以及對功能腦區(qū)更嚴格有效的保護做出貢獻，從而能夠極大程度地推動此類技術(shù)在臨床神經(jīng)精神疾病治療的應用，提高診斷質(zhì)量與治療效果。
腦網(wǎng)絡組圖譜是人類腦圖譜發(fā)展和神經(jīng)技術(shù)進步的必然趨勢，是腦科學、認知科學、認知心理學等相關學科取得突破的關鍵，它能為解析神經(jīng)及精神疾病神經(jīng)環(huán)路的結(jié)構(gòu)和功能異常，并為發(fā)展新一代診斷、治療技術(shù)方法奠定堅實的基礎。