第一张婴儿大脑的综合图谱揭示了神经发育的线索

　　科学家已经构建了一套全面的婴儿大脑网络功能图，提供了从出生到两岁大脑发育的前所未有的细节。

　　

科学家已经构建了一套全面的婴儿大脑网络功能图，提供了从出生到两岁大脑发育的前所未有的细节。

今天发表在《eLife》杂志上的婴儿大脑皮层包裹图，已经为婴儿时期不同大脑功能的发育提供了新的见解，并为早期大脑发育研究提供了有价值的、公开可用的参考。

皮层包裹是一种通过将不同位置的皮层灰质分成“包裹”来研究大脑功能的方法。当大脑处于非活动的“休息”状态时，通过功能性磁共振成像(fMRI)进行扫描，同时测量大脑连接，研究每个包裹内的大脑功能。

先前的研究已经基于成人大脑的静息状态fMRI连接创建了包裹图。然而，这些图谱并不适合研究婴儿的大脑，因为婴儿和成人的大脑功能组织存在显著差异。

第一作者、现为西安交通大学副教授的Fan Wang解释说:“由于难以获取高分辨率的婴儿大脑图像并处理这些图像，因此创建婴儿特定的大脑包裹图一直具有挑战性。在这一发育时期，不同脑组织之间的对比度通常较低且变化迅速。”“我们开发了一种新方法，可以捕获单个婴儿的细粒度功能模式，从而生成一套全面的年龄特异性和年龄无关的包裹图，这将促进儿科神经影像学研究。”

Wang和他的同事使用1064个高分辨率功能性核磁共振扫描和394个结构核磁共振扫描的婴儿从出生到两岁，收集作为UNC/UMN婴儿连接体项目联盟的一部分。

为了捕捉大脑区域之间急剧转变的详细模式，研究小组结合了一种传统的方法来绘制所有个体的皮质褶皱(大脑区域)，以及一种新的算法，该算法将每个区域的功能连接梯度覆盖到每个婴儿的大脑扫描上。这使他们能够在个体的相应功能区域之间建立更准确、更有意义的联系，从而详细描绘出大脑功能边界。然后，这被用来生成针对3个月至2岁婴儿的细粒度功能包裹图，以及与年龄无关的图。

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大脑区域高度相似，包裹边界与成人大脑中看到的一致。但婴儿地图揭示了关于大脑功能发展的新见解。

首先，研究结果表明，在婴儿3个月大时，感觉系统比认知和行为等高级系统更发达，大脑功能网络的原始形式已经出现。研究小组还发现了一种以前未被报道过的趋势，即随着大脑功能的发展，不同年龄的大脑功能活动和网络组织的复杂波动，这与早期大脑结构发育的模式非常不同。这些波动可能反映了婴儿期不同年龄出现的行为和认知能力的不同里程碑。最后，随着年龄的增长，局部效率(地块与相邻地块的连接)也在增加，这反映了功能成熟度的提高。

资深作者、美国北卡罗来纳大学教堂山分校放射学副教授Gang Li说，“我们的方法不仅捕获了以前方法发现的重要的粗糙模式，而且以前所未有的分辨率揭示了更详细的功能边界，结果表明，尽管婴儿的功能连通性可能不如成人强，但组织的基本单位可能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的相媲美。”这些婴儿皮质包裹图是一个强大的平台，可以分析越来越大的婴儿群体和更高分辨率的儿科神经成像数据，为未来的神经发育研究提供更高的准确性。”

“值得注意的是，我们的方法涉及对个体进行平均。这不可避免地会给分割带来一些配准误差，特别是在地形变化较大的地区。这是一个重要的问题，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划分，我们计划在不久的将来对此进行研究。“

文章标题

Fine-grained functional parcellation maps of the infant cerebral cortex