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)合北京腦科學(xué)與類腦研究中心(以下簡(jiǎn)稱“北京腦中心”)崔再續(xù)研究員團(tuán)隊(duì)在《Nature Communications》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)功能磁共振血氧水平依賴(Blood Oxygen Level Dependent, BOLD)功能連接與白質(zhì)立體定向腦電圖(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)。北京腦中心副研究員黃亞麗、首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院神經(jīng)外科副教授魏鵬虎及北京腦中心博士生徐龍洲為共同第一作者，首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院趙國(guó)光教授(末位通訊)和北京腦中心崔再續(xù)研究員為共同通訊作者。

大腦連接決定了大腦的功能組織，功能磁共振BOLD成像作為一項(xiàng)廣泛用于人腦神經(jīng)活動(dòng)定位的技術(shù)，在以往的研究中主要側(cè)重于探究腦灰質(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。

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)

趙國(guó)光教授團(tuán)隊(duì)與崔再續(xù)研究員團(tuán)隊(duì)合作長(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)電極數(shù)據(jù)，構(gòu)建了腦白質(zhì)的顱內(nèi)腦電功能連接、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。

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)。

該研究受國(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)研究提供了重要幫助。

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)、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、首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院神經(jīng)外科立體定向與功能性腦病中心主任。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。主持“科技創(chuàng)新203-腦科學(xué)與類腦研究重大項(xiàng)目研究”及其他國(guó)家級(jí)重點(diǎn)攻關(guān)計(jì)劃4項(xiàng)。以通訊作者身份在《Lancet Public Health》《Nat. Commun.》《Alzheimers. Dement.》《Sci. Bull.》《Hum. Brain Mapp.》等專業(yè)期刊發(fā)表論文80余篇，主編或主譯著作5部。以第一完成人獲北京市科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、中華醫(yī)學(xué)科技獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)。