[01394557]磁共振脑网络成像新方法及其对癫痫脑机制的研究

21世纪是脑科学时代,美欧相继启动了与人类基因组计划相媲美的脑科学计划,其目的是阐明人类大脑工作机制,揭示重大神经精神疾病的脑机制。磁共振成像具有活体无创评估脑结构和功能信息优势,当前成为脑认知和神经精神疾病脑影像研究的新手段和前沿课题。本项目组10年来在国家相关课题的连续资助下,针对癫痫患者脑功能和结构网络异常变化的临床科学问题,建立了脑网络成像的理论和方法,取得了如下创新性成果 （1） 磁共振动态网成像。 动态网络成像可以揭示脑功能网络间和网络内部动态信息的传递,是对传统脑功能网络成像（功能网络定位和网络间功能连接）的深入刻画,一直是世界难题。项目组从非线性和脑网络不同尺度对Granger动态因果模型可靠性和稳定性角度,建立了Granger因果脑动态网络模型,解决了脑动态信息传递的非线性问题,实现了脑网络间、全脑大尺度脑网络动态信息的刻画,并在国际上首次发现静息态脑网络信息加工具有最优的小世界特性,以及发现了运动想象和运动执行的脑功能网络信息转换的神经机理。研究成果发表在Neuroimage及信息领域IEEE系列杂志,被美国国家工程院院士Dr. John C. Gore教授;IEEE FeLLows（会士）,美国奥本大学Dr. Bogdan WiLamowski 教授研究论文的正面引用,认为 “能更好描述脑网络的功能构架及其可能的动态变化”。 2. 磁共振多模态成像 多模态成像是综合利用脑功能和结构信息刻画脑疾病引起脑结构和功能异常变化,是寻找疾病影像学特征的重大临床科学问题的关键技术。项目组首先提出fMRI时空相关测度概念,建立了脑功能网络时频成像方法, 进一步,综合功能和结构的信息,建立脑多模态网络融合模型,克服了单模态刻画癫痫脑影像特征的局限性。研究成果发表在IEEE 系列刊物和脑成像Human Brain Mapping等专业期刊,斯坦福大学医学院及系统认知神经科学实验室主任Dr. Vinod Menon教授在其Trends in Cognitive Sciences（IF=21.965）,综述中评价“重要的是,连接海马和后扣带回皮质的功能连接及结构连接均发现异常” 3. 癫痫多模态影像学机制研究 项目组应用发展的脑网络成像方法,针对重大疾病癫痫影像学表征的临床科学问题进行研究,寻找癫痫影像敏感性和特异性的网络特征。首先提出了癫痫脑网络成像方法,然后建立了癫痫脑功能和结构网络耦合模型,发现了引起脑功能和结构网络异常变化的影像学特征指标,为癫痫活动检测定位、癫痫脑认知功能损伤评价、癫痫脑网络影像模型提供全新的影像学证据。相关研究成果发表在Brain等神经病学期刊;并被国际脑网络领域及神经病学领域著名专家在Nature Reviews Neuroscience（IF=31.427）,The Lancet NeuroLogy（IF=21.896）的综述里正面评述和肯定了申请者的发现“癫痫患者存在的结构-功能网络失耦合机制”。 项目成果发表IEEE系列、Brain等知名期刊上。20篇主要论文他引总次数1522次,SCI他引总次数XXX次（SCI 引用1000次）;其中8篇代表性论文（其中6篇IF＞5）他引总次数1022次,SCI他引总次数XXX次（SCI引640次数）,单篇最高他引235次。引文包括Nature系列及Lancet系列顶级期刊。项目期间第一完成人获得教育部长江学者特聘教授和国家杰出青年获得者。