基于多模态磁共振影像的人脑复杂结构和功能网络研究

项目名称： 基于多模态磁共振影像的人脑复杂结构和功能网络研究

项目编号： No.30870667

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2009

项目学科： 金属学与金属工艺

项目作者： 贺永

作者单位： 北京师范大学

项目金额： 33万元

中文摘要： 人脑是一个极其复杂的信息处理系统，在神经科学领域，一个重要的挑战就是揭示其内部的功能及结构组织模式。本项目拟采用多模态的神经影像技术（功能磁共振成像fMRI，结构磁共振成像sMRI和扩散张量成像DTI）和现代复杂网络的分析算法，通过对人脑的功能连接网络、基于形态学的人脑结构连接网络以及基于白质纤维束的人脑解剖连接网络进行建模，从拓扑组织上全面分析评价正常人群的脑结构、功能网络的连接模式以及它们之间的关系。本项目拟分析的脑网络属性包括：全脑网络的"小世界"属性、网络的模块化组织、重要节点区域和连接、网络拓扑的鲁棒性和稳定性以及人脑结构和功能网络在这些属性上的关联等。本项目不但在揭示脑的拓扑性质和动力学行为上具有创新，而且为研究脑的结构-功能的关联提供了重要的理论基础，并且还将为重大神经精神疾病的病理机制研究提供新的理论模型。此外，该项目还将推动多模态神经影像方法学的研究。

中文关键词： 功能磁共振；结构磁共振；扩散张量；脑网络；小世界

英文摘要： The human brain is a large, interacting and complex system with the abilities of rapid information processing. A fundamental challenge in neuroscience is to reveal its intrinsic patterns of structural and functional organization. In this proposed project, we will employ multi-modal neuroimaging techniques as well as modern network analysis approaches to construct structural, morphological and functional brain networks in humans, and further characterize their intrinsic functional topology and relations among the topology. The topological properties we will study includes small-world, modular organization, the identification of pivotal nodes and links, and the robustness and stability of brain networks. The project will (i) provide new insights into the understanding of the organizational principles of complex brain networks in humans, (ii) have implications on the exploration of new theoretical models underlying the pathophysiology of brain diseases, and (iii) further extend the methodological studies of multi-modal neuroimaging techniques.

英文关键词： fMRI; MRI; DTI; network; small-world