刘河生研究团队提出个体化大脑动态研究新方法

2023年02月18日

2023年1月18日，昌平实验室、北京大学生物医学前沿创新中心刘河生研究团队在Science Advances发表题为“Robust dynamic brain coactivation states estimated in individuals”的研究论文。本研究基于“先验-解码”的思想，提出了一种“个性化的基于网络的单帧共激活模式估计”（INSCAPE）技术。

大脑中复杂的神经网络组织是高度动态变化的，这些状态在健康人和脑疾病患者中截然不同。已有动态研究大都进行群体水平的分析和比较，却忽略了从个体水平去理解个性化的动态神经组织。而识别个体独特的大脑组织是解码人类认知行为基础和个性化精准医疗的重要前提。本研究基于“先验-解码”的思想，提出了一种“个性化的基于网络的单帧共激活模式估计”（INSCAPE）技术。

研究者首先在一个大规模公开数据集的846 名健康个体中生成 16 种大脑状态的群体模版，然后采用了另外一个独立数据集进行解码和验证，证明了INSCAPE方法不仅在个体水平上具有高度可重复性，而且能够可靠、稳健地捕捉个体之间的脑动态差异。研究者验证了该方法可以可靠地确定语言功能状态，揭示了其偏侧化特征，并能精准解码出语言状态在语言任务中的时序变化。进一步地，研究者利用本技术追踪了卒中患者在急性期后6个月的纵向大脑状态变化，并发现其与功能康复动态过程的联系。这些结果证明了INSCAPE技术在理解认知行为的脑功能基础和临床上对患者功能脑状态的评估和监测的可行性。

多年来，刘河生研究团队致力于研究个体化脑功能。该团队提出的个体化脑功能区剖分关键技术，从空间上绘制了个体化的大脑图谱。而本研究所提出的个体化动态脑网络分析技术（INSCAPE），则从时间上描绘了大脑个体化的脑状态，进而补全了对于大脑功能个体化探索的关键技术。这一技术在临床上可以为个体水平的治疗方案提供更全面的指导，在空间和时间两个维度上使更精准的个性化医疗成为可能。

原文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq8566