eLife：第一张婴儿大脑综合图谱，揭示神经发育的线索-杭州脑海科技有限公司

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皮层包裹是一种通过将不同位置的皮层灰质分成“包裹”进而研究大脑功能的方法。当大脑处于静息状态时，通过功能磁共振成像（fMRI）进行扫描，并测量大脑的连接程度，以研究每个划分区域内的大脑功能。已有研究基于静息态功能磁共振成像（fMRI）建立了成人大脑的包裹图，然而，由于婴儿脑功能组织与成人存在显著差异，这些脑图不适用于研究婴儿大脑。

2023年8月1日，西安交通大学的王凡教授及其研究团队在eLife（IF=7.7）上发表了题为“Fine-grained functional parcellation maps of the infant cerebral cortex”的文章，研究构建了一套全面的婴儿大脑包裹图，提供了从出生到两岁的大脑发育的前所未有的细节。研究人员通过纵向的静息态功能磁共振成像（rs-fMRI），生成了年龄特异性和与年龄无关的婴儿时期的包裹图，这些包裹图揭示了人们复杂的功能发育模式。

研究人员表示，创建婴儿特有的大脑包裹图一直具有挑战性，因为在获取高分辨率的婴儿大脑图像以及处理这些图像方面都是存在一定困难的。在获取图像这段时间，不同脑组织之间的对比度通常较低，但变化速度很快。

在该研究中，研究人员开发了一种新的方法，该方法能从单个婴儿中捕获精细的功能模式，生成一套全面的年龄特异性和年龄无关的包裹图，从而促进儿科神经影像学的研究。研究人员对从出生到两岁的婴儿分别使用了1064次高分辨率功能性MRI扫描和394次结构MRI扫描。

3个月龄组的功能连接性（FC）的平均局部梯度图

为了捕捉大脑区域之间急剧转变的详细模式，该研究团队结合了一种绘制所有个体皮层褶皱（大脑区域）的传统方法以及一种新的算法，将每个区域的功能连接梯度叠加到每个婴儿的大脑扫描图像上。

在该研究中，研究人员在不同个体的相应功能区域之间建立了更准确、更有意义的联系，并得到了大脑功能边界的详细描述。与年龄无关的婴儿包裹图与成人包裹图中先前定义的一些脑区高度相似，包裹边界与在成人大脑中观察到的一致。但婴儿图谱揭示了关于大脑功能发育的新见解。

婴幼儿脑功能网络的时空网络发展趋势

婴儿脑功能结构的包裹图

研究结果显示，大脑功能网络的雏形在婴儿三个月大的时候就已经存在了，那时感觉系统比认知和行为等高阶系统更发达。该研究还发现，随着大脑功能的发展，在不同年龄阶段，功能活动和网络组织会出现很复杂的波动。这些波动可能反映了婴儿期内的不同年龄阶段出现的不同的行为和认知能力。最后，随着时间的推移，大脑功能也会日益成熟。

功能连接的局部梯度图

研究结果表明，尽管婴儿的功能连接可能不如成人那么强，但基本的组织单位可能已经存在于婴儿的大脑中，因此婴儿的功能包裹单位在规模上可以与成人相媲美。婴儿的皮层包裹图也为未来的研究提供了更高的准确性。

值得注意的是，该研究方法涉及到对个体进行平均。这不可避免地会给分割带来一些配准误差。这是一个重要的问题，该问题存在于大多数人口层面的划分方法中。最终的解决方案可能是个性化的话分，研究人员计划在不久的将来对此进行研究。

参考文献

Wang, F., Zhang, H., Wu, Z., Hu, D., Zhou, Z., Girault, J. B., Wang, L., Lin, W., & Li, G. (2023). Fine-grained functional parcellation maps of the infant cerebral cortex.eLife, 12, e75401. https://doi.org/10.7554/eLife.75401

资讯来源

https://medicalxpress.com/news/2023-08-comprehensive-infant-brains-reveal-clues.html

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