人类大脑具有高度的结构和功能空间分布异质性。脑图谱作为理解脑结构和功能的基石，在脑区定位划分和脑疾病临床诊断与治疗等方面发挥至关重要的作用。近年来，随着高场磁共振为代表的脑成像技术的飞速发展，脑图谱绘制迎来新的篇章。但长期以来，脑图谱的空间变异性仍然受到多种因素的挑战。
近日，必威betway西汉姆联(中国)杨国元课题组与北京大学高家红教授团队合作，在脑图谱的空间变异性方面取得最新进展，揭示了种族和文化差异性与脑图谱形态学空间变异性的关联。该成果以“Increasing diversity in connectomics with the Chinese Human Connectome Project” 和“Global diversity in individualized cortical network topography”为题分别发表在《 Nature Neuroscience 》和《 Cerebral Cortex 》上。
研究人员首先发起并建立了“中国人脑连接组计划”（Chinese Human Connectome Project，简称CHCP）。CHCP旨在建立一套基于中国人群的大型多模态神经影像、行为与基因数据集。CHCP中国人脑连接组计划数据资源的公布不仅对于促进基于中国人脑影像的脑-行为和脑图谱方面的科学研究具有宝贵意义，更重要的是填补了当前国际上缺少来自非西方群体（比如中国人群）对照的空白，为探索人类不同文化与族裔背景中的脑-行为关联起到了推动作用。
进一步，通过使用来自美国（HCP）和中国（CHCP）的人脑连接组计划中的静息态功能磁共振数据，研究人员定义了美国白种人和中国汉族人的初始化脑图谱（图1），进而通过采用先进的多层级贝叶斯模型进行个体化图谱的绘制。对比结果表明，美国白人和中国汉族群体的个体化功能网络的大小和空间形态学存在显著差异（图2），特别是在负责高级认知加工的联合皮层（包括腹侧注意、控制、语言、背侧注意和默认网络）。机器学习模型证明了种族相关的个体化图谱多样性可用于精确地识别个人所属的种族，其中联合皮质区对分类的贡献最大。基于广义加性模型的单变量分析进一步验证了这一发现。 此外，研究人员揭示了个体化图谱的种族多样性的空间异质性与大脑皮层的基本组织特性高度相关，包括进化过程中的皮层扩张、脑髓鞘特征和脑血流分布。本研究揭示了脑图谱形态学特征的跨种族差异性，强调了扩展多样化和公开可用的神经影像数据集的需求，对神经成像领域的多中心和多种族数据联合分析有重要意义。
图1. 美国白人和中国汉族人群的群体和个体化脑图谱分布结果。随
图2. 美国白人和中国汉族人群在个体化图谱形态学变异性和皮层表面积大小上的差异特征。 (A) 分布图显示美国白人和中国汉族参与者每个半球的每个网络的个体间 1-Dice 系数（左）和表面积大小（右）的分布。 (B) 美国白人和中国汉族人群的个体化图谱的形态学变异性的多样性（左）和表面积大小（右）的变化。
论文详情：
Jianqiao Ge#, Guoyuan Yang#, Meizhen Han, Sizhong Zhou, Weiwei Men, Lang Qin, Bingjiang Lyu, Hai Li, Haobo Wang, Hengyi Rao, Zaixu Cui, Hesheng Liu, Xi-Nian Zuo & Jia-Hong Gao* . “Increasing diversity in connectomics with the Chinese Human Connectome Project”. Nature Neuroscience 26, 163–172 (2023).
Guoyuan Yang*, Jelena Bozek, Stephanie Noble, Meizhen Han, Xinyu Wu, Mufan Xue, Jujiao Kang, Tianye Jia, Jilian Fu, Jianqiao Ge, Zaixu Cui, Xuesong Li, Jianfeng Feng & Jia-Hong Gao. “Global diversity in individualized cortical network topography”, Cerebral Cortex , (2023)
原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41593-022-01215-1
https://doi.org/10.1093/cercor/bhad002
作者简介：
杨国元：必威betway西汉姆联(中国)助理教授，硕士生导师，主要研究领域集中在脑结构与功能图谱、种族差异下的脑结构与功能变异性、个体化脑网络与脑疾病机理。文章以第一作者（含共一）及通讯作者发表在 Nature Neuroscience ， Cerebral Cortex ， NeuroImage 和 Human Brain Mapping 国际期刊。科研项目包括参与科技创新2030—“脑科学与类脑研究”重大项目，主持恩三基金项目和博士后面上一等项目等。
高家红：北京大学讲席教授，北大医学物理和工程北京市重点实验室主任，北大磁共振成像研究中心主任，北大麦戈文脑科学研究所研究员。耶鲁大学博士；麻省理工必威betway博士后；2013年全职回国前担任芝加哥大学医学物理教授及脑成像研究中心主任。长期从事脑成像和脑科学领域的研究工作，在包括 Science, Nature 和 PNAS 等在内的国际期刊上发表200余篇学术论文。 曾担任海外华人医学磁共振成像学会主席和国际人类脑图谱学会（OHBM）主席，现担任中国脑成像联盟主席。磁共振为代表的脑影像数据采集设备和技术的发展，脑图谱绘制迎来新的篇章。近年来，随着高场磁共振为代表的脑影像数据采集设备和技术的发展，脑图谱绘制迎来新的篇章。