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心理所国际合作研究建立人类大脑皮层多尺度功能图谱
作者: 中国科学院行为科学重点实验室 左西年研究组 ║ 日期: 2017/10/20 

 

  中国科学院行为科学重点实验室左西年研究组与新加坡国立大学、美国退伍军人卓越研究中心、美国华盛顿大学圣路易斯分校、美国耶鲁大学、德国尤利希研究中心、美国曼彻斯特综合医院的研究人员组成国际合作团队,基于1600余名健康志愿者的活体人脑功能磁共振成像大数据,建立了人类大脑皮层多尺度功能分区图谱。

  人类大脑皮层具有非常复杂的层级结构,分别管辖功能等级组织特性。静息态功能磁共振是可靠无创的脑成像技术,已广泛用于研究皮层功能内在等级特性。以往各类人脑皮层图谱的划分和建立普遍基于局部梯度算法或全局相似度算法,忽略了这一皮层多尺度内在架构。

  这项大型国际合作研究将局部梯度算法和全局相似性算法通过马尔科夫随机场结合,实现了对人类大脑皮层内在架构的功能等级图谱划分(参见图1)。通过与细胞构筑学图谱、视觉拓扑图谱、任务功能图谱、脑连接图谱的系统比较,展示了人脑多尺度图谱的一致性和稳定性。重要的是,这一等级图谱在毕生发展(6-85岁)的脑影像数据集上表现出了高度的可重复性和适用性,为研究各年龄段人脑功能连接组动态变化提供了普适性的连接组构建元素。

图1. 人脑皮层功能网络架构及其精细图谱划分

第一行展示人脑皮层大尺度(七和十七)网络架构

第二行展示的马尔科夫随机场赋予的400皮层精细图谱与大尺度网络的空间重叠率

第三行展示了精细化脑图谱聚类结果与大尺度脑网络关系

更加精细脑图谱划分(600、800、1000脑区)请参见文[1]

 

  本项研究部分得到了国家自然科学基金委重点国际合作项目、国家科技部重点基础研发(973)项目的资助。

  相关精细化脑图谱已经公开,具体可见https://github.com/ThomasYeoLab/CBIG/tree/master/stable_projects/brain_parcellation/Schaefer2018_LocalGlobal

  论文已在Cerebral Cortex在线发表。

  [1]Alexander Schaefer, Ru Kong, Evan M. Gordon, Timothy O. Laumann, Xi-Nian Zuo, Avram J. Holmes, Simon B. Eickhoff, B.T. Thomas Yeo. Local-Global Parcellation of the Human Cerebral Cortex from Intrinsic Functional Connectivity MRI. Cerebral Cortex, 2017, https://doi.org/10.1093/cercor/bhx179.

 

 

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