PNAS: 大脑白质研究重要进展！科学家使用功能磁共振成像技术记录白质中的强大信号，或有助于揭示大脑疾病的生物学基础-杭州脑海科技有限公司

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人类大脑由两种物质组成：神经细胞体（灰质），它处理感觉，控制自主运动，使言语，学习和认知，以及轴突（白质），它连接细胞彼此并投射到身体的其他部分。传统研究中，科学家们一直专注于皮层的灰质，认为这就是大脑功能及作用所在，而忽略了白质的功能。

2023年10月12日，范德比尔特大学的John Gore博士其研究团队在Proceedings of the National Academy of Sciences上（IF=11.1）发表了题为“Whole-brain, gray, and white matter time-locked functional signal changes with simple tasks and model-free analysis”的文章，该研究功能磁共振成像（fMRI）来检测白质中的血液氧合水平依赖性（BOLD）信号，发现通过fMRI扫描大脑的人执行一项任务时，比如摆动手指，整个大脑中白质的BOLD信号会增加。研究结果证实：白质中确实有一个强大的信号。

在灰质中，BOLD信号反映了血流量（和氧气）的增加，以响应神经细胞活动的增加。最近的研究表明，也许轴突或维持它们周围保护性髓鞘的神经胶质细胞在大脑“工作”时也会使用更多的氧气，而这些信号可能与灰质中“发生的事情”有关。

研究人员通过让被试多次重复视觉，语言或运动任务以建立趋势，并通过在许多不同的白质纤维路径上平均信号来提高信噪比。

图像采集、预处理、感兴趣区域描绘和时间锁定激活

研究人员解释说，"但即使白质中没有生物学上发生，这里仍然会发生一些事情，信号正在发生变化。它在不同的白质通路中变化不同，在所有白质通路中都有变化，这是一个独特的发现。”

在白质和灰质中，时间锁定激活因区域和刺激区域

白质和灰质中的全脑时间锁定信号变化

白质信号研究不足的一个原因是它们的能量低于灰质信号，因此更难与大脑的背景“噪音”区分开来。

通过束密度加权白质BOLD信号可以减少与灰质区域的混杂容积效应

研究人员进而解释，“25或30年来，我们忽略了大脑的另一半，且一些研究人员不仅忽略了白质信号，而且还将它们从大脑功能报告中删除。而研究结果表明，许多功能磁共振成像研究可能不仅低估了大脑激活的真实程度，而且可能会错过MRI信号的关键信息。”

未来，研究人员将继续研究他们以前在精神分裂症，阿尔茨海默病和其他脑部疾病中检测到的白质信号的变化。通过动物研究和组织分析，他们还希望确定这些变化的生物学基础。

参考文献

Kurt G. Schilling et al, Whole-brain, gray, and white matter time-locked functional signal changes with simple tasks and model-free analysis, Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2219666120

资讯来源

https://medicalxpress.com/news/2023-10-scientists-powerful-brain-white.html

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编译：展琳琳

校审：李杰

全文完

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