脑认知障碍研究获新进展

在《科学》杂志预测的2008年七大科研热点中，大脑神经回路研究是其一。借助一些新方法，科学家有望开始了解大脑神经细胞回路是如何处理信息和调控行为的。与此同时，一种名为弥散张量成像的磁共振新技术，也为科学家提供了人类大脑不同区域之间如何连接的新细节。这些技术不仅将帮助科学家深入了解神经回路是如何工作的，也有助于科学家研究在一些大脑疾病中神经回路是如何失效的。
 
中科院自动化研究所脑影像与脑认知障碍研究团队教授蒋田仔和北京宣武医院教授李坤成等合作，借助脑影像计算理论与方法，在脑认知障碍研究方面取得了重大发现。新成果发表在2007年美国《人类大脑成像》（Human Brain Mapping）10月号期刊上，文章介绍了在静息状态下采用功能性磁共振成像（fMRI）的数据分析方法，在小于0.08Hz的低波段下，通过测量脑部血氧含量水平的变化，勾画出阿尔茨海默氏症 （俗名老年痴呆症）早期患者不同脑部功能区连接的改变等问题。研究者将患者脑分成116个区域，通过计算对比每一对区域功能连接的变化，来鉴别全脑网络异常的功能性变化。
 
在人类发展史上，重大精神疾病的成因和机理一直是尚未解决的难题。正如科学家所知，阿尔茨海默氏症是一组病因不明的原发性脑疾病，有的患者早期以情感障碍为主，表现为躁狂或抑郁症状，有被误诊为功能性精神病的可能，随着病情逐渐加重，痴呆症状日益明显才被确诊，目前尚缺乏相应病因的治疗措施。

蒋田仔等人的研究成果作为封面文章发表在Human Brain Mapping上。

在国家杰出青年基金的资助下，蒋田仔和同行把计算机的超强信息运算能力应用到阿尔茨海默氏症的研究中。在计算神经解剖学关键技术中有重大突破和创新，基于局部脑组织分布模型，通过信息计算，运用形变模型提取组织结构的三维信息来进行形状分析。同时在揭示脑功能领域取得重大成果，对比正常人与早期盲人脑皮层厚度，发现在左右视觉皮层区域，盲人皮层厚度高于正常人。在脑自发活动、全脑网络与脑疾病、功能连接与智力研究方面，他们发现病人与正常人间有差异。
 
该团队以重大神经与精神疾病临床应用为目标，开发了刺激与响应的模式考察方法，把空间信息与时间信息结合起来的局部一致性测量方法，建立了基于图论的多个脑区功能连接的测量方法。在临床医学中融入了计算信息的应用，有力地揭示了先天性盲人皮层与复杂度的异常，在静息状态下阿尔茨海默氏症功能连接异常，精神分裂症和阿尔茨海默氏症的静息状态全脑功能连接分析。这些研究可能会对药物精确治疗提供理论依据。
 
蒋田仔说，脑科学的研究是无尽的，正像《科学》杂志预测的那样，信息科学向生命科学渗透是国际学科发展的必然趋势。目前，很多医院，例如北京的宣武医院、天坛医院、北京大学第六医院、天津医科大学总医院及湖南湘雅二院等都与该团队建立了实质性的合作关系，并形成了互惠互利的多赢模式，希望经过这几年的运作和积累，可在中国组建第一个计算医学研究中心。
 
（《人类大脑成像》（Human Brain Mapping），Volume 28, Issue 10 , Pages 967 - 978，Kun Wang, Tianzi Jiang）
 
相关阅读（英文）：

《人类大脑成像》论文摘要