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具有里程碑意义的项目即将公布--------人类“十月怀胎”的脑成像图


绘制了从怀胎到出生期间的人类大脑网络的该项目公布了数千幅图像,能够帮助科学家们解决很多大脑疾病的难题,包括自闭症、脑瘫和注意力缺失症等。

第一批图像来自40位新生儿,研究人员在婴儿们睡觉的时候对他们的大脑进行扫描,获取了非常高解析度的图像,这些图像展示了大脑的解剖学特征,以及传输最早期信号的精密的神经网络。

最初的大脑扫描图像由研究人员进行分析,并向伦敦国王学院、牛津大学、帝国理工的科学家们提供反馈,这些科学家们正在领导“开发人类大脑连接体计划(Developing Human Connectome Project)”,该项目获得了欧盟1500万欧元的资金。


该图像展示了错综复杂的最早期信号的大脑神经网络。

在接下来的几年中还将有成千上万的图像被公布。大部分的图像都来自于1000名熟睡的婴儿,还有一部分图像来自于500名尚未出生的婴儿。伦敦国王大学的成像科学家Jo Hajnal教授说:“挑战在于,我们要为尚未出生的婴儿扫描,而且他们和他们的母亲都不是静止的。”

对熟睡的婴儿进行大脑扫描就已经很困难了。在项目刚开始的2013年,超过10%的扫描都失败了,婴儿们会在睡觉后两三个小时内醒来。现在,婴儿们首先在母亲那里喂奶并进行准备,之后再带到扫描仪前。为了减少婴儿醒过来的情况,科学家们对扫描软件进行了调整,防止它在工作的时候发出各种噪音。

但是即使这些婴儿们睡着了,他们还是会乱动,所以会导致图像不清晰。为了解决这个问题,科学家们利用计算机技术修正了轻微的移动,使图像变得更清晰。

该项目还有三年多的时间才能完成,它的目标是建立世界上第一个胎龄在2244周的人类大脑三维图库。为了获取还在母亲体内胎儿的大脑图像,研究人员们对孕妇进行扫描,每隔一秒钟就进行成像,之后再利用这些图像形成三维图像。Hajnal说:“这已经足够快,能够排除孕妇和胎儿动的影响了。”

该图展示了789个月大的婴儿大脑皮质表面三维重建图像的计算特征。从上到下:白质表面、皮质表面、膨胀表面。分割成不同的结构,沟回深度、平均曲率、皮质厚度和T1/T2髓磷脂图谱。

某些参与研究的婴儿患自闭症和其他疾病的风险很高。通过将这些婴儿的图像与其他婴儿进行对比,科学家们希望能够弄清楚,这些疾病产生时大脑中哪里出现了问题。

科学家们将这些图像进行处理,使其能够清晰地表明基础的解剖学特征,比如视觉和听觉皮层、灰质和白质,以及褶皱皮质的波峰和波谷。

研究人员们希望最终能够获得这些婴儿的医学和遗传数据,并在他们长大后继续进行测试,这将使得科学家们能够深入理解大脑神经网络和解剖学特征的精细变化是如何影响日后生活的。这真是一个具有里程碑意义的项目啊。

 

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