研究揭示視覺白質纖維束的視野功能圖譜

白質是神經元軸突組成的纖維束，通過傳遞動作電位實現腦區間的信息傳遞。非侵入式檢測白質的功能活動對于探討人腦的信息交互至關重要。雖然白質的血氧（BOLD）信號微弱，但仍能夠通過超高場功能核磁共振成像（fMRI）技術進行檢測。目前白質的BOLD fMRI信號與神經活動的關聯存在較大爭議，且缺乏對白質精細功能圖譜的描繪。通過群體感受野模型（pRF）對人腦連接組計劃（HCP）的7T高分辨率fMRI數據集進行分析，中國科學院生物物理研究所張朋課題組與中國科學技術大學合作揭示了視覺白質纖維束視放射（OR）和垂直枕束（VOF）的視野功能圖譜。該研究為白質fMRI信號與神經活動的關聯提供了直接證據，證明了7T高分辨率fMRI能夠用于研究白質纖維束的精細功能圖譜。

　　視放射（OR）連接視覺丘腦外膝體（LGN）和初級視覺皮層（V1），而垂直枕束（VOF）連接腹側（hV4/VO）和背側視皮層（V3A/V3B）。pRF模型對7T白質fMRI信號的分析揭示了OR和VOF表征對側視野的功能圖譜。在纖維束的橫切面上，OR的背側、中間和腹側部分分別表征下視野、中央視野和上視野，與OR的解剖結構和纖維束追蹤的結果高度一致；而VOF的背側和腹側部分表現出反轉的視野圖譜，與連接的背側和腹側視覺皮層的視野圖譜相匹配。另外，白質纖維束還表現出與所連接的灰質區域類似的視野編碼特性，包括中央視野偏好以及感受野大小隨離心度增加等。相較于灰質區域，視覺白質的血液動力學響應函數（HRF）更慢更寬。視覺白質的視野圖譜能夠在群體水平數據上獲得，也能夠在個體水平數據上清晰觀察到。

　　上述研究為白質BOLD fMRI信號與軸突內神經活動的關聯提供了直接證據，證明了7T高分辨率fMRI能夠用于研究白質纖維束精細的功能圖譜和反應特性。視覺白質7T fMRI高分辨率功能成像為探究白質相關的神經機制以及青光眼、黃斑變性、偏盲、弱視與精神分裂癥等視覺和大腦疾病導致的白質功能異常提供了重要工具。

　　近日，相關研究成果發表在NeuroImage上。研究工作得到科技創新2030重大項目、國家自然科學基金、中科院的支持。

　　論文鏈接 

視放射（OR）和垂直枕束（VOF）的視野功能圖譜（Wang et al., 2023）