构建一个类似谷歌地球的功能性大脑图谱

大脑,最后的边疆。这些是大脑地图绘制者的旅程。他们的持续任务是:探索陌生的新地图,寻找新的区域和新的功能,大胆地去到以前没有人去过的地方。

绘制地图是探索新世界的第一步,无论是地球上的未知领域,外太空的新行星,还是复杂折叠的大脑(图1)。人类大脑包含大量拓扑组织的地图,这些地图与邻接的纤维束相互连接。这包括感知和控制我们身体不同部位的多重身体表征(体位“侏儒”),以及在我们视野中不同位置代表物体特征的视网膜定位图。25年来,研究人员一直使用功能性磁共振成像(fM官方manbetx手机版RI)来检查这些脑图的组织和功能。fMRI是一种检测血氧水平依赖性(BOLD)大脑活动变化的非侵入性技术。

构建一个类似谷歌地球的功能性大脑图谱

图1所示。行星制图和基于表面的功能性大脑制图之间的类比。火星图片改编自https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA02040。视网膜定位图显示在一个代表性受试者的左半球和右半球(LH和RH)重建的球形皮质表面上。Occ。:枕。

在《顶叶》(《临床神经学手册》的一部分)上发表的一章中,我们展示了一个新的基于表面的功能性脑图谱,其中包含视觉、体感、多感觉、运动、动作和运动图,这些图是由我们实验室的大量功能磁共振成像研究构建的。该图谱定义了分布在五个视觉流上的40多个视网膜异位区(图2)——对视觉系统最初划分为背侧“在哪里”通路和腹侧“在什么”通路的更新。从枕极开始,五个视网膜异位视觉流的边界向前延伸至后外侧沟、中央后上沟、扣带沟、脾后皮层和梭状回。此外,在运动前和前额叶皮层有一个分离的视网膜定位图区域。被动触觉刺激图谱和不同身体部位的自主运动图谱阐明了我们的主要感觉运动区域,同时也发现了一个有趣的新多感觉小区域——位于体感和视觉图谱交界处的顶叶面部和身体区域。

构建一个类似谷歌地球的功能性大脑图谱

图2所示。显示在左半球皮层平面上的全面视网膜置换区域图。(1)-(5):五种视觉流。

在同一皮质表面上呈现的多层地图——这是一种地图覆盖方法,通常用于“谷歌地球”等地理信息系统——提供了深入了解视觉、体感和运动地图如何部分重叠以支持日常生活中的眼球运动、指向、伸手、抓握、进食、躲避、行走和导航等动作的方法。我们期望,在未来的研究中,使用更高分辨率的脑成像和更复杂的刺激和针对不同特异性区域的任务,该图谱中的区域和功能定义将得到完善和更新。

我们的最终目标是构建一个在线的基于表面的地图集,其中包含来自不同模式的分层地图,如拓扑映射、髓磷脂密度和基于扩散的架构,可以用作理解人类大脑的拓扑组织、功能、连通性和紊乱的指导图。该在线地图集将通过类似于“谷歌地球”的交互式多层功能,用于搜索和浏览大脑区域和功能。这些功能包括脑回/脑沟、区域标签、大脑功能、解剖坐标、纤维束和区域边界(参见山丘/山谷、地标、站点信息、GPS坐标、道路和“Google Earth”上的边界),以及嵌入到出版物和数据的链接(即“Google Scholar”和“Google Images”),所有这些都在同一个界面上。

Ruey-Song黄1马丁·塞里诺2、3
1神经计算研究所,加州大学圣地亚哥分校,La Jolla, CA, USA
2美国圣地亚哥州立大学心理学系及神经影像中心,美国加州圣地亚哥
3.伦敦大学学院实验心理学,伦敦,WC1H 0AP,英国

出版

多感觉和感觉运动图。
Huang RS, Sereno MI
中华临床医学杂志,2018

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