腦認知障礙研究獲新進展

在《科學》雜志預測的2008年七大科研熱點中，大腦神經回路研究是其一。借助一些新方法，科學家有望開始了解大腦神經細胞回路是如何處理信息和調控行為的。與此同時，一種名為彌散張量成像的磁共振新技術，也為科學家提供了人類大腦不同區域之間如何連接的新細節。這些技術不僅將幫助科學家深入了解神經回路是如何工作的，也有助于科學家研究在一些大腦疾病中神經回路是如何失效的。
 
中科院自動化研究所腦影像與腦認知障礙研究團隊教授蔣田仔和北京宣武醫院教授李坤成等合作，借助腦影像計算理論與方法，在腦認知障礙研究方面取得了重大發現。新成果發表在2007年美國《人類大腦成像》（Human Brain Mapping）10月號期刊上，文章介紹了在靜息狀態下采用功能性磁共振成像（fMRI）的數據分析方法，在小于0.08Hz的低波段下，通過測量腦部血氧含量水平的變化，勾畫出阿爾茨海默氏癥 （俗名老年癡呆癥）早期患者不同腦部功能區連接的改變等問題。研究者將患者腦分成116個區域，通過計算對比每一對區域功能連接的變化，來鑒別全腦網絡異常的功能性變化。
 
在人類發展史上，重大精神疾病的成因和機理一直是尚未解決的難題。正如科學家所知，阿爾茨海默氏癥是一組病因不明的原發性腦疾病，有的患者早期以情感障礙為主，表現為躁狂或抑郁癥狀，有被誤診為功能性精神病的可能，隨著病情逐漸加重，癡呆癥狀日益明顯才被確診，目前尚缺乏相應病因的治療措施。

蔣田仔等人的研究成果作為封面文章發表在Human Brain Mapping上。

在國家杰出青年基金的資助下，蔣田仔和同行把計算機的超強信息運算能力應用到阿爾茨海默氏癥的研究中。在計算神經解剖學關鍵技術中有重大突破和創新，基于局部腦組織分布模型，通過信息計算，運用形變模型提取組織結構的三維信息來進行形狀分析。同時在揭示腦功能領域取得重大成果，對比正常人與早期盲人腦皮層厚度，發現在左右視覺皮層區域，盲人皮層厚度高于正常人。在腦自發活動、全腦網絡與腦疾病、功能連接與智力研究方面，他們發現病人與正常人間有差異。
 
該團隊以重大神經與精神疾病臨床應用為目標，開發了刺激與響應的模式考察方法，把空間信息與時間信息結合起來的局部一致性測量方法，建立了基于圖論的多個腦區功能連接的測量方法。在臨床醫學中融入了計算信息的應用，有力地揭示了先天性盲人皮層與復雜度的異常，在靜息狀態下阿爾茨海默氏癥功能連接異常，精神分裂癥和阿爾茨海默氏癥的靜息狀態全腦功能連接分析。這些研究可能會對藥物精確治療提供理論依據。
 
蔣田仔說，腦科學的研究是無盡的，正像《科學》雜志預測的那樣，信息科學向生命科學滲透是國際學科發展的必然趨勢。目前，很多醫院，例如北京的宣武醫院、天壇醫院、北京大學第六醫院、天津醫科大學總醫院及湖南湘雅二院等都與該團隊建立了實質性的合作關系，并形成了互惠互利的多贏模式，希望經過這幾年的運作和積累，可在中國組建第一個計算醫學研究中心。
 
（《人類大腦成像》（Human Brain Mapping），Volume 28, Issue 10 , Pages 967 - 978，Kun Wang, Tianzi Jiang）
 
相關閱讀（英文）：

《人類大腦成像》論文摘要