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中国科学院自动化所等团队绘制全新人类脑网络组图谱

2016-06-20 22:00 中国科学院自动化研究所脑网络组研究中心 中国科学院自动化研究所 阅读 0
核心摘要: 中国科学院自动化研究所等团队成功绘制出全新人类脑网络组图谱,包含246个精细脑区亚区及其多模态连接模式,突破传统脑图谱局限,为脑科学研究和临床应用提供新工具。该图谱基于脑结构和功能连接信息,精细度是传统Brodmann图谱的4-5倍,已开放共享供国内外科研人员和临床医生使用。

中国科学院自动化研究所脑网络组研究中心蒋田仔团队联合国内外其他团队,经过六年的努力,成功绘制出全新的人类脑图谱——脑网络组图谱。该图谱包含246个精细脑区亚区及其多模态连接模式,突破了100多年来传统脑图谱的绘制思想,引入了基于脑结构和功能连接信息进行脑区精细划分和脑图谱绘制的新方法。

相比传统的Brodmann图谱,脑网络组图谱精细4-5倍,具有客观精准的边界定位,并首次建立了宏观尺度上的活体全脑连接图谱。自2011年以来,该研究的部分成果陆续在《Journal of Neuroscience》、《Cerebral Cortex》、《Human Brain Mapping》等期刊上发表,累计20余篇。近日,全脑精细分区图谱及其全脑连接图谱在《Cerebral Cortex》上在线发表(题为《The Human Brainnetome Atlas: A New Brain Atlas Based on Connectional Architecture》),引起国际学术界广泛关注。

人类脑图谱是理解脑结构和功能的基石。脑图谱的发展由脑科学自身发展及神经技术的重大突破共同驱动,经历了不同历史阶段。目前最常用的脑图谱仍是100多年前德国神经科学家Brodmann在单个人尸体组织标本上利用细胞构筑绘制的Brodmann图谱。

近三十年来,以非侵入性磁共振技术为代表的一批成像技术可以在体、无创地对人脑进行高时空分辨率成像,测量脑的形状和大小、连接不同区域的神经纤维以及不同回路的功能活动变化等。利用磁共振成像技术获取大样本活体脑影像,能够对脑结构和功能区进行精细划分,并制作出适用于活体个体的脑图谱。

自动化所脑网络组研究中心突破传统脑图谱绘制的瓶颈,提出了“利用脑结构和功能连接信息”绘制脑网络组图谱的思想。自2010年以来,该团队在科技部、国家自然科学基金委以及中科院战略性先导科技专项的资助下,联合国内多家综合性医院及研究院所,对脑网络组图谱的绘制方法和功能验证进行了系统研究,并对图谱使用所需的工具和软件进行了全面评测。脑网络组图谱已在其门户网站(http://atlas.brainnetome.org)开放共享,以在线显示及软件下载的方式提供给国内外科研人员和临床医生免费使用。

目前,脑网络组图谱已引起国内外同行的高度关注。例如,欧盟人脑计划(Human Brain Project, HBP)即将在其神经信息平台(Neuroinformatics Platform, NIP)公开发布该图谱;国际神经信息学协调委员会(International Neuroinformatics Coordinating Facility, INCF)已在第一时间在线发布了人类脑网络组图谱(https://scalablebrainatlas.incf.org/human/BNA)。此外,一些国际著名神经影像分析软件平台,如SPM、FSL等,都将脑网络组图谱作为主要人类脑图谱提供给用户使用。

脑网络组图谱不仅包含精细的大脑皮层脑区与皮层下核团亚区结构,还在体定量描绘了不同脑区亚区的解剖与功能连接模式,并对每个亚区进行了细致的功能描述。脑网络组图谱的构建将引领人类脑图谱未来发展从标本走向活体,从粗糙走向精细,从单一的解剖结构描述到集成结构、功能和连接模式等多种知识的综合描述,为脑科学和脑疾病研究的源头创新提供基础。

自动化所等绘制全新人类脑图谱

人类脑网络组图谱:包括246个精细脑区亚区,以及脑区亚区间的多模态连接模式

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