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冯建峰教授领衔的研究团队提出了一种全新的脑功能影像数据的分析方法(BWAS),相关研究结果已发表在国际权威杂志《Brain》上
发表时间:2015-03-27 阅读次数:4064次

   最近,复旦大学、华威大学、牛津大学、同济大学的研究人员,提出了一种全新的脑功能影像数据的分析方法,称为之全脑关联分析(Brain-Wide Association Analysis,BWAS)。这种方法首次把脑功能连接分析提高到全脑体素水平,建立超高维度的全脑功能连接图谱,并利用脑影像大数据成功找到与自闭闭显著关联的脑区及脑区之间连接。相关研究结果发表在三月二十日的国际权威杂志《Brain》。

   研究人员利用BWAS方法对近1000个自闭症及正常对照组的静息态功能核磁共振数据进行分析,成功找到与自闭症最关联的脑区。与传统研究不同的是,该研究不基于任何先验的假设,而直接对全脑任意两个体素的功能连接进行分析,最终从1,134,570,430功能连接中找到显著关联的功能连接。

   这种全脑关联分析是一种纯数据驱动方法,该方法的最大的特点在于为功能连接分析提供了一种标准的模式,这种标准化的范式使其他研究小组相关结果精确比较对照以及荟萃分析成为可能。

  BWAS方法提出者,复旦大学计算系统生物学中心、上海数学中心、英国华威大学计算机科学系冯建峰教授指出,传统的脑功能连接分析由于样本量的限制,统计效能较低,无法实现全脑体素水平的功能连接分析。此次我们总共分析了近1000个样本,使得该方法能够得以成功应用。随着脑影像数据的不断积累,这种分析方法势必会得到越来越广泛的应用。

   该研究通过分析最后找到20个与自闭症最相联的脑区,这些脑区包含了多个与自闭症相关的神经环路,它们之间功能连接在自闭症病中呈现显著降低或升高在一定程度上能够解释自闭症临床症状。

   冯教授解释说:我们发现自闭症患者一个重要神经环路颞叶视觉皮层与腹内侧前额皮层的功能连接显著减弱。颞叶视觉皮层主要参与社交行为中的人脸表情识别,而腹内侧前额皮层与情感以及社交密切相关。

   研究人员还发现在自闭症患者中在顶叶与空间功能相关的区域也存在明显功能连接减弱。

   他们认为人脸表情以及区分自我和环境是人脑theory of mind的两个重要组成成份。这些脑区之间功能连接的减弱可能导致自闭症症状的主要原因之一。

  研究人员称他们的方法能够非常容易推广到其他认知相关的疾病中,比如强迫症、多动症和精神分裂症等,寻找与之相关联的脑区。

  冯教授解释说:“我们利用BWAS方法总共分析了418个自闭症患者和509个健康对照组的数据。如此大的样本量,使得我们首次能够利用荟萃分析实现对病人与健康人全脑体素水平的脑功能连接的比较,并在严格的统计校正下找到显著结果。在此之前,如此高维的特征下找到显著结果基本是不可能的。

  与传统的功能连接分析方法,如种子点法,独立成分分析法,不同之处在于,BWAS是基于体素水平的功能连接分析,全脑任意两个体素的功能连接都会在正常人与病人之间进行比较,这是一种纯数据驱动的方法,不需要任何先验的假设。”

   该研究已发表在《brain》,题为:Autism: Reduced Connectivity between Cortical Areas Involved with Face Expression, Theory of Mind, and the Sense of Self(点击此处可下载论文).

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