Etablering af normal hjernekortlægning og forskning i individualiseret diagnose af større hjernesygdomme

I 2022 udsendte Verdenssundhedsorganisationen (WHO) et politisk dokument, der opfordrede til opmærksomhed på hjernens sundhed og neurologiske sygdomme. I Kinas "14. femårsplan" er hjernevidenskabelig forskning udpeget som et af nøgleforskningsområderne med udviklingsmålet at fremme forståelsen af ​​grundlæggende hjernemekanismer og opfylde behovene for at forbedre hjernesundheden i befolkningen. At forstå hjernens udvikling og aldring hos raske individer er en forudsætning for at forstå neurologiske sygdomme. Blod-hjerne-barrierens funktion er afgørende for at opretholde hjernens sundhed og spiller en central rolle i forekomsten og udviklingen af ​​større hjernesygdomme. Imidlertid er der i øjeblikket mangel på standardiserede referenceværdier for hjernestrukturel billeddannelsesevaluering, og endnu mindre er kendt om ændringerne i blod-hjernebarrierefunktionen i raske befolkningsgrupper. Dette hæmmer i betydelig grad forståelsen af ​​hjernens sundhed, patologien af ​​større hjernesygdomme og evnen til at foretage tidlige individualiserede diagnoser og behandlinger. Derudover, selvom funktionel magnetisk resonansbilleddannelse (fMRI) er blevet et væsentligt forskningsværktøj inden for neurovidenskab, er dens kliniske anvendelse stadig fyldt med vanskeligheder, primært på grund af manglen på standardiserede kvantitative evalueringsmetoder. I 2022 blev der etableret internationale datasæt, der dækker den menneskelige levetid, og de konstruerede percentilkurver afslørede befolkningsmønstre for hjerneudvikling og individualiserede forskelle, hvilket tilbyder et lovende standardiseret værktøj til evaluering af hjernens sundhed og sygdomme. Ikke desto mindre har eksisterende hjernebilleddannelseskarakteriseringer stadig nogle begrænsninger: (1) manglen på normale referenceværdier for hjernebilleddannelsesstrukturer i den kinesiske befolkning; (2) fraværet af hjernefunktionsindikatordiagrammer, såsom funktionel tilslutning og cerebral blodgennemstrømning, især med hensyn til den kritiske rolle, som blod-hjernebarriereændringer spiller i større hjernesygdomstransformation; (3) Anvendelsesværdien af ​​hjernekort til diagnosticering og behandling af større hjernesygdomme mangler systematisk forskning. Derfor er det bydende nødvendigt at konstruere hjernestruktur- og funktionsbilleddiagrammer (normale referenceværdier) for den kinesiske befolkning og repræsenterer et presserende videnskabeligt og klinisk problem, der skal behandles.

Etablering af den kinesiske normalpopulationsneuroimaging-database: Efterforskerne sigter mod at etablere den største neuroimaging-forskningskohorte i Kina, bestående af 10.000 deltagere, med en bred aldersgruppe (6-90 år), afbalanceret kønsfordeling og repræsentation fra mere end 30 centre landsdækkende, hvilket sikrer en afbalanceret distribution af scanningsenheder. Ved hjælp af fødererede maskinlæringsmetoder vil undersøgelsen adressere databeskyttelse og sikkerhedsproblemer. Dette projekt omfatter primært: ① Retrospektiv indsamling af neuroimaging-data fra 5.000 deltagere landsdækkende, hovedsageligt med fokus på 3DT1WI- og 3DFLAIR-billeddannelse, og også indsamling af grundlæggende demografisk information, sundhedstilstand og neuropsykologiske vurderinger. ② En potentiel neuroimaging-kohorte på 5.000 deltagere fra den kinesiske normale befolkning, inklusive multimodale billeddannelsessekvenser (3DT1WI, 3DFLAIR, DKI, ASL, VEXI og hviletilstand fMRI), sammen med detaljerede demografiske oplysninger, neuropsykologiske vurderinger, standardiserede spørgeskemaer og grundlæggende fysiske undersøgelser. Multimodale neuroimagingdata og neuropsykologiske vurderinger vil blive indsamlet ved to opfølgninger (1-års og 2-års intervaller). Blandt de indsamlede multimodale hjernebilleddannelser er metoden, der afspejler blod-hjernebarrierens permeabilitet, vaskulær vandudvekslings-MRI (VEXI), som bruger vandmolekyler som naturlige interne sporstoffer til at måle blod-hjernebarrierefunktionen.

Etablering af hjernestruktur- og funktionsdiagrammer for den kinesiske normalpopulation: Baseret på retrospektive og prospektive neuroimaging-data fra den kinesiske normalbefolkning vil standardiserede modelleringsmetoder (inklusive generaliserede additive blandede modeller [GAMLSS] og Gaussisk procesregression [GPR]) blive brugt til at oprette strukturelle hjernediagrammer. Disse diagrammer vil omfatte: ① Hele hjernevolumener (grå stofvolumen [GMV], hvidstofvolumen [WMV], total intrakraniel volumen [TIV] osv.), volumen af ​​148 hjerneregioner og subkortikale kernerumfang. ② Hvidstoffiberkanaler (48 hvidestoffiberkanaler og diffusionsmålinger, inklusive fraktioneret anisotropi [FA], gennemsnitlig kurtosis [MK], middeldiffusivitet [MD] osv.) og funktionelle hjernediagrammer, som inkluderer: ① Blod-hjerne-barriere permeabilitet; ② Cerebral blodgennemstrømning (CBF); ③ Lokale hjerneaktivitetsindikatorer (Regional Homogenitet [ReHo], Amplitude af lavfrekvente udsving [ALFF], osv.); ④ Global funktionel tilslutning; og ⑤ Hjernetværksanalyse (lokal og global effektivitet), blandt andre.