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王延江教授团队在脑神经成像研究领域取得新进展

作者:发布者:李芳发布时间:2021-05-27浏览次数:10

近日,控制科学与工程学院王延江教授团队与英国诺丁汉大学Marcus Kaiser教授,以及德国Biomax公司Markus Butz-Ostendorf博士合作,在脑神经成像研究领域方面取得新进展,相关研究论文 《Connectivity within regions characterizes epilepsy duration and treatment outcome(脑区内结构连接特性可反映癫痫病的患病时长和术后结果)在医学领域顶级期刊Human Brain Mapping上发表。控制科学与工程学院2015级博士研究生陈雪为第一作者,王延江教授和Marcus Kaiser教授为共同通讯作者,中国石油大学(华东)为第一署名单位。

研究发现神经元在大脑区域内的连接方式能更好地反映脑疾病患者的患病情况和诊疗结果,且很多脑疾病会导致脑内细胞死亡及脑内连接消除,因此通过人脑结构连接的方式研究脑疾病是当今神经科学领域的热点。癫痫病是脑部神经元异常放电引起反复性癫痫发作的一种脑疾病,世界卫生组织公布全世界约有5,000万人患有癫痫,它是全球范围内最常见的神经系统疾病之一。抗癫痫药物是目前治疗癫痫的主要方法,然而约30%的癫痫患者服用药物无效,需通过手术切除部分脑区来治疗。结果显示,约53%-84%的癫痫患者在术后短期内无癫痫发作,而术后纵向跟踪结果表明只有约47%-65%的患者可以实现术后长期无复发。

针对上述问题,该研究采用高分辨率结构网络技术对癫痫患者脑区内部的结构连接进行分析,以此定位病变脑区的具体位置和相应特征。整个大脑网络包含~50,000个节点,每个脑区的结构网络由100~500个节点组成。通过与健康者的结构网络对比,发现癫痫患者的各个局部脑区有不同程度的变化,当患者癫痫发作时,网络异常变化会“扩散”至全局脑网络,且该异常发生在癫痫信号传播路线附近,值得注意的是,远离癫痫发作起始点的区域也参与其中,如与术侧脑半球相对应的对侧脑半球也存在网路异常。研究结果显示癫痫发作会引起多个局部脑网络的异常,患者患病时间越长,发生异常的脑区越多,变化强度越大。此外,局部脑区内的网络异常不仅能对癫痫患者的术后效果进行较好的预测(95%的准确率),还能鉴别术后结果不好的患者,从而有助于在诊疗中判别是否需进行手术治疗。该研究成果不仅为癫痫患者的病变脑组织切除提供了思路,在其他脑疾病领域也有着广阔的应用前景。

审稿专家对该成果给予高度评价,认为该研究成果有突出的创新性,不仅对癫痫病的局部人脑结构连接变化提供了新的视角,还对人脑神经成像领域的研究具有重要的贡献。

Human Brain MappingWiley出版集团旗下医学领域的顶级期刊,主要面向功能神经解剖学和神经影像研究,探索人类神经系统空间维度和()时域维度上的脑区功能、结构、连接的变化和组织形式,拥有较广泛的国际影响力,这是我校首次在该期刊上发表论文。

2014年以来,王延江教授与美国印第安纳大学Richard M. Shiffrin院士和英国诺丁汉大学Marcus Kaiser教授展开合作,致力于将智能信息处理与认知科学、神经科学和脑科学相结合探索人脑结构、功能和认知,经过多年研究,已在《中国科学》、NeurocomputingIEEE/CAA Journal of Automatica Sinica等国内外重要期刊发表多项相关研究成果,为我校控制科学与工程学科在脑科学领域开辟了一个新的研究方向。

 

全文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/hbm.25464


 

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