發布時間：2022-11-07 16:51:00
2022年11月3日，《Nature Communications》期刊在線發表題為《多模態分析論證狨猴腦網絡功能梯度結構形態》的研究論文，該研究由中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心（神經科學研究所）梁智鋒研究組和南方醫科大學生物醫學工程學院馮衍秋研究組合作共同完成。該研究采用多模態數據集，揭示了狨猴腦網絡梯度的結構連接基礎和覺醒介導的動態性梯度波動，為我們理解宏觀腦網絡動態性及背后的神經機制提供了幫助。
隨著人腦皮層繪制的研究不斷取得新的進展，對皮層空間排列的研究也越來越受到研究者的重視。利用梯度的概念來量化大腦皮層的三維空間中皮層組織的分布距離，不同組織的皮層結構在一個梯度方向的連續變化促成了不同腦區的特定功能的分離，為我們觀察大腦結構的組織形式提供了新的方向。盡管許多研究表明了腦網絡梯度的細胞形態和分子關系，但是功能腦網絡梯度是否存在結構網絡基礎和其動態性至今尚未清晰。
該研究利用清醒狨猴靜息態功能磁共振數據，發現狨猴功能腦網絡梯度具有兩大維度，第一個維度是從感覺運動網絡到視覺網絡，第二個維度是從默認網絡到初級感知覺網絡。結合狨猴中的結構連接數據，進一步發現以上功能網絡梯度和結構網絡梯度之間存在顯著相關。
研究人員發現隨著覺醒水平變化，功能腦網絡梯度具有“倒U形”動態性，也就是功能梯度強度在覺醒狀態的兩端（困倦和警覺）較弱。利用一般線性模型和簡化模型，研究人員進一步發現隨著覺醒狀態的變化，結構連接和神經調制系統具有相反的調制作用，并揭示了四組調制類遞質受體分別對于狨猴功能腦網絡的動態調制效應。
圖2 覺醒調制狨猴腦網絡動態性。大尺度功能腦網絡梯度受到結構連接的強約束并且被上行神經調制系統動態調制。在“極低（困倦）和極高（警覺）”覺醒狀態，受體亞類1和3介導“感覺運動網絡v.s.視覺網絡”動態變化，受體亞類2和3介導“默認網絡v.s.初級感知覺網絡”動態變化。
該研究由博士研究生童傳俊在中科院腦智卓越中心梁智鋒研究員和南方醫科大學生物醫學工程學院馮衍秋教授的共同指導下完成。腦智卓越中心研究員劉賜融、工程師張凱威、薄斌仕、楊浩和助理實驗師夏盈對該研究做出了重要貢獻。該研究得到了中科院腦智卓越中心9.4T核磁成像平臺和實驗動物平臺（實驗狨猴房）的大力支持。本工作得到科技部、中國科學院、國家自然科學基金委員會、上海市、臨港實驗室和廣東省的資助。
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