上海生科院等發現人類大腦內在功能靈活性的聯接圖譜

　　9月28日，中國科學院上海生命科學研究院神經科學研究所王征研究組在《神經科學雜志》發表了題為Dissociable Changes of Frontal and Parietal Cortices in Inherent Functional Flexibility across the Human Lifespan 的研究論文。該研究提出一種新的計算方法，展示了人類大腦內在功能靈活性圖譜，并發現大腦額——頂皮層功能靈活性隨年齡變化的規律。

　　 人類具有一種無與倫比的能力，就是可適應性地執行各式各樣有目的的認知任務。此前功能影像證據表明，人類大腦執行特定功能時，在額——頂葉相關腦區的動態功能重構是人類認知靈活性的神經基礎。然而，在沒有執行任何外界特定認知任務時，大腦是否仍然進行動態功能調配呢？為研究這一問題，研究人員收集了112例健康人群磁共振影像數據，構建了從青少年到中老年的（13~76歲）動態功能連接圖譜，提出了一種概率模型來定量地描述每個腦區的功能靈活性。在概率模型中，假設每個腦區都是以一定的概率與其它腦區不斷地進行相互作用（圖A），再應用香農——熵定量描述這種概率分布，熵的大小即反映該腦區與其它腦區之間動態功能連接的異質性（功能靈活性）。結果發現大腦高級聯合皮層（如側前額葉，側頂葉和側顳葉）具有較高的功能靈活性，然而單模態的初級感覺區（如視覺和聽覺區）具有較低的功能靈活性（圖B）。通過多元回歸分析，進一步發現側前額葉功能靈活性隨年齡呈∩形變化，而側頂葉功能靈活性隨年齡呈∪變化（圖C）。綜上所述，本研究提出了一種新穎的方法來定量描述自發性腦活動的時空動力學特征，為大腦內在功能執行機理提供了一個新的見解。這些發現有助于深入理解人類認知發育和老化的神經機理，提示了如果選擇性強化額-頂葉功能，有可能為提升青少年認知能力和緩解老年認知靈活性衰退提供新思路。

　　此項工作在王征和上海市精神衛生中心主任醫師程文紅共同指導下，主要由博士尹大志完成。該項目得到中科院百人計劃、中科院戰略性先導（B類）科技專項（XDB02050006）、國家自然科學基金（81471651、81571300）、上海市教育委員會（HJTY2012-A06）以及中科院上海生科院優秀青年領域前沿項目（2014KIP206）的資助。