人脑背侧纹状体功能图谱的构建

脑图谱作为一种整合大脑结构与功能特征的模型,为病理研究、手术导航等临床应用提供了重要依据。背侧纹状体作为大脑皮层下区域中重要的核团,在控制多种复杂认知行为中起到重要作用,但对其功能精细划分的研究却寥寥无几。基于此,本文试图通过背侧纹状体的功能划分进行功能图谱构建,这对脑科学的研究具有重要意义。本文的研究内容及主要成果如下:(1)提出基于坐标的Meta分析方法对背侧纹状体进行功能划分。首先,使用基于坐标的Meta分析中激活似然估计(Activation likelihood estimation,ALE)算法分别分析了大脑在执行奖赏、记忆、情绪以及决策GABA-Mediated currents类型四种任务时,背侧纹状体被显著激活的功能子区,并对各个功能子区进行初步空间坐标定位。然后,基于上述四种任务数据进行了多任务的联合与对比分析,探索各功能子区之间的重叠以及差异区域。最终,基于单一激活分析、联合与对比分析结果在背侧纹状体脑区划分了15个功能子区。(2)提出基于图神经网络模型对背侧纹状体进行功能划分的框架。首先在获取的功能磁共振成像数据中提取背侧纹状体每个体素的时间序列信息以计算体素之间连接强度。然后以体素为节点,以体素之间的连接强度为边构建图。最后利用图神经网络模型划分了嗅觉奖赏、“0-back”工作记忆、情绪图片刺激以及资金投入决策这四个任务各自相关的功能子区,并以此结果进一步联合分析,从而获得了背侧纹状体中1AZD6738生产商5个功能子区。(3)Meta分析结合图神经网络构建背侧纹状体功能图谱。Meta分析从整体角度对背侧纹状体基于奖赏、记忆、情绪以及决策四大类任务相关的所有研究结果进行了功能划分,然而一些研究可以进行Meta分析但由于不符合Meta分析中纳入标准而排除,因此使用图神经网络模型对这些研究的部分原始功能磁共振成像数据进行分析,从更精细的角度划分了背侧纹状体功能子区。基于以上分析本文提出融合Meta分析与图神经网络模型划分结果,以更全R428面地划分背侧纹状体功能子区,并以此构建功能图谱。图谱中展示了各个功能子区的空间定位信息,为背侧纹状体配准、神经外科手术导航等奠定了基础。