Creazione di una mappatura del cervello normale e ricerca sulla diagnosi individualizzata delle principali malattie cerebrali

Nel 2022, l’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) ha pubblicato un documento politico che richiama l’attenzione sulla salute del cervello e sulle malattie neurologiche. Nel “14° piano quinquennale” della Cina, la ricerca sulle scienze del cervello è designata come una delle aree di ricerca chiave, con l’obiettivo di sviluppo di promuovere la comprensione dei meccanismi cerebrali fondamentali e soddisfare le esigenze di miglioramento della salute del cervello nella popolazione. Comprendere lo sviluppo del cervello e l’invecchiamento negli individui sani è un prerequisito per comprendere le malattie neurologiche. La funzione della barriera emato-encefalica è fondamentale per il mantenimento della salute del cervello e svolge un ruolo centrale nella comparsa e nello sviluppo delle principali malattie cerebrali. Tuttavia, attualmente mancano valori di riferimento standardizzati per la valutazione dell’imaging strutturale del cervello e si sa ancora meno sui cambiamenti nella funzione della barriera ematoencefalica nelle popolazioni sane. Ciò ostacola in modo significativo la comprensione della salute del cervello, della patologia delle principali malattie cerebrali e della capacità di effettuare diagnosi e trattamenti tempestivi e personalizzati. Inoltre, sebbene la risonanza magnetica funzionale (fMRI) sia diventata uno strumento di ricerca essenziale nelle neuroscienze, la sua applicazione clinica è ancora irta di difficoltà, principalmente a causa della mancanza di metodi di valutazione quantitativa standardizzati. Nel 2022 sono stati stabiliti set di dati internazionali che coprivano la durata della vita umana e le curve percentili costruite hanno rivelato modelli di popolazione di sviluppo del cervello e differenze individualizzate, offrendo un promettente strumento standardizzato per valutare la salute e le malattie del cervello. Tuttavia, le caratterizzazioni esistenti dell'imaging cerebrale presentano ancora alcune limitazioni: (1) la mancanza di valori di riferimento normali per le strutture di imaging cerebrale nella popolazione cinese; (2) l'assenza di grafici indicatori della funzione cerebrale, come la connettività funzionale e la perfusione del flusso sanguigno cerebrale, in particolare per quanto riguarda il ruolo critico dei cambiamenti della barriera ematoencefalica nella trasformazione delle principali malattie cerebrali; (3) Il valore applicativo delle mappe cerebrali nella diagnosi e nel trattamento delle principali malattie cerebrali manca di una ricerca sistematica. Pertanto, la costruzione di grafici di imaging della struttura e delle funzioni cerebrali (valori di riferimento normali) per la popolazione cinese è imperativa e rappresenta una questione scientifica e clinica urgente che deve essere affrontata.

Istituzione del database di neuroimaging della popolazione normale cinese: i ricercatori mirano a creare la più grande coorte di ricerca di neuroimaging in Cina, composta da 10.000 partecipanti, con un'ampia fascia di età (6-90 anni), distribuzione di genere equilibrata e rappresentanza di oltre 30 centri a livello nazionale, garantendo una distribuzione equilibrata dei dispositivi di scansione. Utilizzando metodi di apprendimento automatico federato, lo studio affronterà i problemi di privacy e sicurezza dei dati. Questo progetto include principalmente: ① Raccolta retrospettiva di dati di neuroimaging da 5.000 partecipanti a livello nazionale, concentrandosi principalmente sull'imaging 3DT1WI e 3DFLAIR e raccogliendo anche informazioni demografiche di base, stato di salute e valutazioni neuropsicologiche. ② Una coorte prospettica di neuroimaging di 5.000 partecipanti provenienti dalla popolazione normale cinese, comprese sequenze di imaging multimodali (3DT1WI, 3DFLAIR, DKI, ASL, VEXI e fMRI in stato di riposo), insieme a informazioni demografiche dettagliate, valutazioni neuropsicologiche, questionari standardizzati e informazioni di base esami fisici. I dati di neuroimaging multimodale e le valutazioni neuropsicologiche saranno raccolti in due follow-up (intervalli di 1 anno e 2 anni). Tra le immagini cerebrali multimodali raccolte, il metodo che riflette la permeabilità della barriera ematoencefalica è la risonanza magnetica per lo scambio idrico vascolare (VEXI), che utilizza molecole d’acqua come traccianti interni naturali per misurare la funzione della barriera ematoencefalica.

Creazione di grafici della struttura e delle funzioni cerebrali per la popolazione normale cinese: sulla base di dati di neuroimaging retrospettivi e prospettici provenienti dalla popolazione normale cinese, verranno utilizzati metodi di modellazione standardizzati (compresi i modelli misti additivi generalizzati [GAMLSS] e la regressione del processo gaussiano [GPR]) per creare grafici cerebrali strutturali. Questi grafici includeranno: ① Volumi dell'intero cervello (volume della materia grigia [GMV], volume della sostanza bianca [WMV], volume intracranico totale [TIV], ecc.), i volumi di 148 regioni del cervello e i volumi dei nuclei sottocorticali. ② Tratti di fibre della sostanza bianca (48 tratti di fibre della sostanza bianca e metriche di diffusione, tra cui anisotropia frazionata [FA], curtosi media [MK], diffusività media [MD], ecc.) e grafici funzionali del cervello, che includono: ① Barriera ematoencefalica permeabilità; ② Flusso sanguigno cerebrale (CBF); ③ Indicatori di attività cerebrale locale (omogeneità regionale [ReHo], ampiezza delle fluttuazioni a bassa frequenza [ALFF], ecc.); ④ Connettività funzionale globale; e ⑤ Analisi della rete cerebrale (efficienza locale e globale), tra gli altri.