中国科学家领衔绘制出全新的人类脑图谱

来源:人民网
2016-06-21 06:23:20
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中青在线北京6月20日电(中国青年报·中青在线记者邱晨辉)全新的人类脑图谱已由科学家成功绘制。记者今天从中国科学院获悉,由该院自动化研究所脑网络组研究中心蒋田仔团队领衔,联合国内外其他团队,通过6年的努力成功绘制出“脑网络组图谱”,即全新的人类脑图谱。

中国科学家领衔绘制出全新的人类脑图谱

中国科学家领衔绘制出全新的人类脑图谱

  图为脑网络组图谱示意图。中科院自动化所供图。

据蒋田仔团队介绍,该图谱包括246个精细脑区亚区,以及脑区亚区间的多模态连接模式,突破了100多年来传统脑图谱绘制思想,引入了脑结构和功能连接信息对脑区进行精细划分和脑图谱绘制的全新思想和方法,第一次建立了宏观尺度上的活体全脑连接图谱。近日,全脑精细分区图谱及其全脑连接图谱在国际杂志Cerebral Cortex(《大脑皮层》)上在线发表, 引起国际学术界关注。

人类脑图谱是理解脑的结构和功能的基石。脑图谱的发展由脑科学自身发展及神经技术的重大突破等因素共同驱动,经历了不同的历史阶段。目前,科学家最常用的脑图谱还是100多年前德国神经科学家Brodmann在单个人的尸体组织标本上利用细胞构筑绘制的脑图谱,即Brodmann图谱。据介绍,虽然国外有些实验室试图利用超薄切片技术、染色技术以及显微观察技术,基于脑标本的超薄切片构建细胞构筑概率脑图谱,希望在一定程度上细化Brodmann分区,但是由于不能针对特定个体进行脑区划分,而且耗时耗力,其应用一定程度上受到限制。

中国科学家领衔绘制出全新的人类脑图谱

  图为脑网络组图谱和传统脑解剖图谱的区别。中科院自动化所供图。

近30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活体上、没有辐射地对人脑以前所未有的时空分辨率进行成像,可以测量包括脑的形状和大小,连接脑不同区域的神经纤维,以及脑不同回路或通路的功能活动变化等等。目前虽然已经有一些基于磁共振图像构建的脑图谱,但是基本都是基于结构磁共振成像,在脑区划分上主要基于沟回拓扑分布,而且脑区定义非常粗糙,甚至存在明显的错误,很难与脑的功能解剖相对应。

据中科院自动化所脑网络组研究中心介绍,该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,并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系统的研究,对脑网络组图谱使用需要的工具和软件进行了全面的评测。目前,脑网络组图谱已经在其门户网站上(http://atlas.brainnetome.org) 开放共享,以在线显示以及软件下载的方式提供给国内外相关研究领域的科研人员和临床医生免费使用。

据蒋田仔团队介绍,脑网络组图谱不仅包含了精细的大脑皮层脑区与皮层下核团亚区结构,而且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。该图谱的构建有望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,为实现脑科学和脑疾病研究的源头创新提供基础。

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