研究中發(fā)現(xiàn)的一個多模態(tài)共變單元（Multi-metric co-variance unit, MMCU）。該圖顯示了12種形態(tài)和功能圖譜的共變關(guān)系。在不同圖譜中，皮層各區(qū)域具有不同的數(shù)值。

腦的結(jié)構(gòu)特征是實現(xiàn)腦功能的物質(zhì)基礎(chǔ)。在微觀層面，不同類型的神經(jīng)元及神經(jīng)元之間的突觸聯(lián)系結(jié)構(gòu)決定了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計算機制，從而在本質(zhì)上決定了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的功能，神經(jīng)科學(xué)家已經(jīng)開展了大量工作來研究微觀層面上的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如何實現(xiàn)簡單的功能。復(fù)雜的腦功能則依賴于更大規(guī)模的全腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)，但至今尚不清楚復(fù)雜的腦功能是如何由全腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的。在宏觀層面上，盡管結(jié)構(gòu)決定功能是神經(jīng)科學(xué)的共識，但大腦皮層形態(tài)與功能的關(guān)系尚未被揭示。

中國科學(xué)院心理研究所行為科學(xué)重點實驗室副研究員楊志等利用大規(guī)模神經(jīng)影像數(shù)據(jù)，系統(tǒng)地探索和檢驗了宏觀層面的腦皮層形態(tài)特征與腦皮層內(nèi)在神經(jīng)活動特點之間的關(guān)聯(lián)，實踐了其前期提出的從“發(fā)現(xiàn)”到“驗證”的神經(jīng)影像大數(shù)據(jù)研究框架（楊志，左西年，）。在“發(fā)現(xiàn)”階段，利用數(shù)據(jù)挖掘方法gRAICAR（Yangetal.,）分別將6個皮層形態(tài)學(xué)指標(biāo)（體積、面積、厚度、溝回指數(shù)、曲率、溝回深度）的全腦圖譜和6個皮層神經(jīng)活動指標(biāo)（低頻震蕩幅度、相對低頻震蕩幅度、局部活動一致性、稍大范圍的局部活動一致性、度中心度、特征值中心度）的全腦圖譜分解為若干皮層圖譜成分，每個成分代表了不同的個體間變異規(guī)律。來自不同形態(tài)學(xué)和功能指標(biāo)、但個體間變異規(guī)律相似的成分被gRAICAR辨識為一組，稱為多模態(tài)共變單元（Multi-metricco-varianceunit,MMCU）。圖1展示了其中一個MMCU，并描繪了其各指標(biāo)成員之間的共變關(guān)系強度。在“驗證”階段，這些MMCU被作為研究假設(shè)，在另一組獨立的數(shù)據(jù)中重新計算每個MMCU所包含的12個皮層圖譜間的共變關(guān)系，計算并統(tǒng)計檢驗新的共變關(guān)系與原假設(shè)中的共變關(guān)系之間的一致性。經(jīng)過“驗證”階段，15個高可重復(fù)性的MMCU被檢測到，它們分別揭示了不同的腦皮層形態(tài)學(xué)特征與皮層功能特征之間的關(guān)系。

該研究的意義在于：首先，它系統(tǒng)地展現(xiàn)了健康人整個皮層內(nèi)的結(jié)構(gòu)與功能間的關(guān)聯(lián)，提供了結(jié)構(gòu)功能關(guān)系交互式查詢數(shù)據(jù)庫。用戶點擊任何形態(tài)學(xué)或功能圖譜中的任何位置，即可獲取與此位置具有共變關(guān)系的其他形態(tài)、功能圖譜。通過這一數(shù)據(jù)庫，研究者可清晰地了解皮層結(jié)構(gòu)與功能各測量指標(biāo)之間的聯(lián)系，并且發(fā)現(xiàn)未知的結(jié)構(gòu)??功能關(guān)聯(lián)。其次，它系統(tǒng)地刻畫了6個皮層功能測量與皮層結(jié)構(gòu)間的關(guān)系（圖2），使研究人員對皮層現(xiàn)有功能測量的生物學(xué)意義有更深入的了解。再次，它為整合來自多模態(tài)的研究提供了新途徑（圖3）；具體來講，以往許多研究利用不同結(jié)構(gòu)、功能測量對同一問題（如精神分裂癥的腦機制）開展研究，提出了不同的結(jié)論。但研究人員并不清楚這些結(jié)論間是否存在關(guān)聯(lián)。結(jié)合該研究的成果，以往多模態(tài)的研究結(jié)果可以被整合。同時，該研究的結(jié)果可對一些尚未應(yīng)用于某問題（如精神分裂癥）的測量進(jìn)行預(yù)測，如根據(jù)顳上回的皮層體積（結(jié)構(gòu)測量）與度中心度（功能測量）的共變關(guān)系，研究人員可由已知的精神分裂癥的顳上回體積異常預(yù)測顳上回的度中心度異常，進(jìn)而在實際數(shù)據(jù)中驗證。此外，該研究所應(yīng)用的數(shù)據(jù)均為公開數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分析代碼全部公開以利于提高研究結(jié)果的可重復(fù)性。

本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaozhong/895697.html

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