近日，首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院趙國(guó)光教授團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合北京腦中心崔再續(xù)研究員團(tuán)隊(duì)，在《Nature Communications》期刊上發(fā)表了題為“Intracranial electrophysiological and structural basis of BOLD functional connectivity in human brain white matter”的研究論文，該研究發(fā)現(xiàn)大腦白質(zhì)BOLD功能連接與白質(zhì)SEEG功能連接在各頻帶范圍內(nèi)高度相關(guān)，首次為白質(zhì)BOLD功能連接提供了顱內(nèi)電生理和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的證據(jù)。北京腦科學(xué)與類腦研究中心副研究員黃亞麗、宣武醫(yī)院神經(jīng)外科副教授魏鵬虎及北腦博士生徐龍洲為共同第一作者，宣武醫(yī)院趙國(guó)光教授和北京腦科學(xué)與類腦研究中心崔再續(xù)研究員為文章共同通訊作者。

內(nèi)容介紹|Overview

功能磁共振成像(fMRI)技術(shù)已被廣泛用于人腦神經(jīng)活動(dòng)的定位，以往的研究主要關(guān)注腦灰質(zhì)功能，而普遍忽略白質(zhì)的功能信號(hào)。最近的研究表明，腦白質(zhì)的fMRI血氧水平依賴(BOLD)信號(hào)在靜息態(tài)和特定任務(wù)態(tài)下呈現(xiàn)不同模式，可能與潛在的神經(jīng)活動(dòng)有關(guān)，且白質(zhì)BOLD信號(hào)的功能連接形成了穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。但白質(zhì)BOLD功能連接是否反映底層的顱內(nèi)白質(zhì)電生理信號(hào)的同步及其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)尚不清楚。

趙國(guó)光教授、崔再續(xù)研究員團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事腦成像和顱內(nèi)腦電的腦網(wǎng)絡(luò)研究。團(tuán)隊(duì)研究分析了16名難治性癲癇患者的多模態(tài)腦影像和顱內(nèi)電極(SEEG)數(shù)據(jù)，構(gòu)建了腦白質(zhì)的顱內(nèi)腦電(SEEG)功能連接、BOLD功能連接以及基于白質(zhì)纖維的結(jié)構(gòu)連接，發(fā)現(xiàn)了大腦白質(zhì)BOLD功能連接與白質(zhì)SEEG功能連接在各頻帶范圍內(nèi)均高度相關(guān)，表明了白質(zhì)BOLD功能連接具有底層的神經(jīng)電生理基礎(chǔ)，并且白質(zhì)BOLD功能連接與不同頻段下SEEG功能連接呈現(xiàn)正相關(guān)，且絕大部分經(jīng)過(guò)多重比較矯正后相關(guān)性仍保持顯著。進(jìn)一步分析表明，白質(zhì)的BOLD和SEEG功能連接均與其結(jié)構(gòu)連接顯著相關(guān)且在不同被試間表現(xiàn)出穩(wěn)定的可重復(fù)性，證明了功能連接受結(jié)構(gòu)連接約束(圖)。

該工作首次為白質(zhì)BOLD功能連接提供了顱內(nèi)電生理和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的證據(jù)，表明白質(zhì)BOLD功能連接反映底層的神經(jīng)元集群局部場(chǎng)電位信號(hào)的同步，并受到結(jié)構(gòu)連接基礎(chǔ)的限制。研究結(jié)果為從白質(zhì)連接角度研究人類認(rèn)知及各類神經(jīng)精神疾病奠定了重要基礎(chǔ)。

圖 ：BOLD和SEEG白質(zhì)功能連接的白質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)連接基礎(chǔ)

該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金(No. 82030037、81871009)和科技創(chuàng)新2030-腦科學(xué)與類腦研究項(xiàng)目(2022ZD0211300)等項(xiàng)目資助。范德堡大學(xué)丁肇華教授和印第安納大學(xué)于美辰教授對(duì)研究提供了幫助。

主要研究者簡(jiǎn)介

趙國(guó)光

主任醫(yī)師，教授

博士研究生導(dǎo)師

現(xiàn)任首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院院長(zhǎng)、首都醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院院長(zhǎng)、國(guó)家神經(jīng)疾病醫(yī)學(xué)中心主任、國(guó)家老年疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心主任、國(guó)家衛(wèi)健委腦損傷評(píng)價(jià)與質(zhì)控中心主任、宣武醫(yī)院神經(jīng)外科立體定向與功能性腦病中心主任。趙國(guó)光教授長(zhǎng)期從事藥物難治性癲癇、三叉神經(jīng)痛、面肌痙攣等顱神經(jīng)及功能性疾患，以及疑難性腦病立體定向活檢/診療研究。于2003-2004在意大利米蘭大學(xué)Niguarda醫(yī)院癲癇治療中心研修SEEG與癲癇外科，歸國(guó)后按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，建立和培養(yǎng)了一支融合神經(jīng)外科、神經(jīng)內(nèi)科、放射科、神經(jīng)科學(xué)、人工智能與腦機(jī)接口相互融合的學(xué)科體系。發(fā)表文章80余篇，其中單篇最高影響因子72.427分。主持“科技創(chuàng)新2030--腦科學(xué)與類腦研究重大項(xiàng)目研究”(資助1.35億)及其他國(guó)家級(jí)重點(diǎn)攻關(guān)計(jì)劃4項(xiàng)。主編或主譯著作5部。主要學(xué)術(shù)兼職有：中國(guó)醫(yī)師協(xié)會(huì)神經(jīng)外科分會(huì)副會(huì)長(zhǎng)、中國(guó)抗癲癇協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)、中國(guó)卒中協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)、國(guó)家神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人專家指導(dǎo)委員會(huì)主任委員、中國(guó)抗癲癇協(xié)會(huì)立體定向腦電圖與定位學(xué)專業(yè)委員會(huì)主任委員、中國(guó)認(rèn)知科學(xué)學(xué)會(huì)常務(wù)理事等。

崔再續(xù)

北京腦科學(xué)與類腦研究中心研究員，博士生導(dǎo)師

曾于北京師范大學(xué)腦與認(rèn)知科學(xué)研究院獲得博士學(xué)位，在賓夕法尼亞大學(xué)從事博士后研究。關(guān)注腦結(jié)構(gòu)與功能網(wǎng)絡(luò)組織原則及其在兒童青少年階段的正常及異常發(fā)育規(guī)律，以第一/通訊作者(含并列)發(fā)表研究于Neuron, Nature Communications, eLife, Biological Psychiatry 等期刊，開(kāi)發(fā)彌散磁共振成像數(shù)據(jù)處理軟件PANDA。入選國(guó)家高層次人才青年項(xiàng)目，北京市科技新星，APS Rising star。主持科技部科技創(chuàng)新2030-“腦科學(xué)與類腦研究”青年科學(xué)家項(xiàng)目。

黃亞麗

博士

2015年6月博士畢業(yè)于北京理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。2016年11月赴美訪學(xué)，參與美國(guó)范德堡大學(xué)影像科學(xué)研究所腦白質(zhì)功能信號(hào)研究項(xiàng)目。2021.6-2023.2期間在北京腦科學(xué)與類腦研究中心崔再續(xù)實(shí)驗(yàn)室從事腦影像數(shù)據(jù)分析，及其在兒童青少年腦發(fā)育和腦疾病方面的應(yīng)用研究工作。研究方向：多維度信號(hào)數(shù)據(jù)的時(shí)域、頻域和空域處理、特征提取，模式識(shí)別和信息挖掘;腦白質(zhì)fMRI信號(hào)分析及在腦發(fā)育和腦疾病中的應(yīng)用。

魏鵬虎

神經(jīng)外科副教授，國(guó)家神經(jīng)疾病醫(yī)學(xué)中心科研轉(zhuǎn)化部副主任

首都醫(yī)科大學(xué)癲癇臨床診療與研究中心常委兼秘書(shū)，中國(guó)抗癲癇協(xié)會(huì)立體定向腦電圖與腦定位學(xué)專業(yè)委員會(huì)秘書(shū)、中國(guó)抗癲癇協(xié)會(huì)青年委員、北京醫(yī)學(xué)會(huì)神外分會(huì)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)組委員、“Seizure”、“Frontiers of Neurology”審稿專家，為國(guó)家神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人專家指導(dǎo)委員會(huì)成員，2018年曾隨腦機(jī)接口提出者、杜克大學(xué)Miguel A. Nicolelis教授研習(xí)“腦機(jī)接口與腦網(wǎng)絡(luò)”，入選市“青苗”人才、北京市屬高校教師隊(duì)伍優(yōu)秀青年人才。主持國(guó)自然、北京市自然重點(diǎn)等項(xiàng)目，在Nature communications, Science bulletin, NeuroImage等雜志發(fā)表英文論文20余篇，其中，單篇最高IF 20.577分。擅長(zhǎng)藥物難治性癲癇的診療與神經(jīng)調(diào)控，癲癇網(wǎng)絡(luò)的定量化定位分析、癲癇網(wǎng)絡(luò)的多模態(tài)評(píng)估、癲癇連接組學(xué)的臨床應(yīng)用。

徐龍洲

北京師范大學(xué)心理學(xué)-北京腦科學(xué)與類腦研究中心聯(lián)合培養(yǎng)項(xiàng)目在讀博士

導(dǎo)師崔再續(xù)。本科畢業(yè)于山東科技大學(xué)應(yīng)用物理專業(yè)，碩士畢業(yè)于蘭州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院理論物理專業(yè)統(tǒng)計(jì)物理與復(fù)雜系統(tǒng)方向。目前的研究方向是結(jié)合顱內(nèi)腦電記錄、直接電刺激以及多模態(tài)磁共振神經(jīng)影像研究大腦的結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系，研究?jī)?nèi)容包括：顱內(nèi)腦電降噪與事件檢測(cè)，白質(zhì)BOLD信號(hào)與電生理信號(hào)的關(guān)系，以及通過(guò)直接電刺激研究大腦的結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系。