Oprichting van normale hersenkartering en onderzoek naar geïndividualiseerde diagnose van ernstige hersenziekten

In 2022 bracht de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) een beleidsdocument uit waarin werd opgeroepen tot aandacht voor de gezondheid van de hersenen en neurologische ziekten. In China's "14e Vijfjarenplan" wordt hersenwetenschappelijk onderzoek aangewezen als een van de belangrijkste onderzoeksgebieden, met als ontwikkelingsdoel het bevorderen van het begrip van fundamentele hersenmechanismen en het voldoen aan de behoeften voor het verbeteren van de hersengezondheid bij de bevolking. Het begrijpen van de hersenontwikkeling en veroudering bij gezonde individuen is een voorwaarde voor het begrijpen van neurologische ziekten. De functie van de bloed-hersenbarrière is cruciaal voor het behoud van de gezondheid van de hersenen en speelt een centrale rol bij het optreden en de ontwikkeling van ernstige hersenziekten. Er is momenteel echter een gebrek aan gestandaardiseerde referentiewaarden voor de evaluatie van structurele beeldvorming van de hersenen, en er is nog minder bekend over de veranderingen in de bloed-hersenbarrièrefunctie bij gezonde populaties. Dit belemmert aanzienlijk het begrip van de gezondheid van de hersenen, de pathologie van belangrijke hersenziekten en het vermogen om vroegtijdig geïndividualiseerde diagnoses en behandelingen te stellen. Hoewel functionele Magnetic Resonance Imaging (fMRI) een essentieel onderzoeksinstrument is geworden in de neurowetenschappen, is de klinische toepassing ervan bovendien nog steeds beladen met moeilijkheden, voornamelijk vanwege het gebrek aan gestandaardiseerde kwantitatieve evaluatiemethoden. In 2022 werden internationale datasets opgesteld die de menselijke levensduur bestrijken, en de geconstrueerde percentielcurven onthulden populatiepatronen van hersenontwikkeling en geïndividualiseerde verschillen, wat een veelbelovend gestandaardiseerd hulpmiddel opleverde voor het evalueren van de gezondheid en ziekten van de hersenen. Niettemin hebben de bestaande karakteriseringen van hersenscans nog steeds enkele beperkingen: (1) het ontbreken van normale referentiewaarden voor hersenscanstructuren in de Chinese bevolking; (2) de afwezigheid van indicatoren voor de hersenfunctie, zoals functionele connectiviteit en perfusie van de cerebrale bloedstroom, vooral met betrekking tot de cruciale rol van veranderingen in de bloed-hersenbarrière bij de transformatie van grote hersenziekten; (3) De toepassingswaarde van hersendiagrammen bij de diagnose en behandeling van ernstige hersenziekten ontbreekt aan systematisch onderzoek. Daarom is het opstellen van beeldvormingsgrafieken voor de hersenstructuur en -functie (normale referentiewaarden) voor de Chinese bevolking absoluut noodzakelijk en vertegenwoordigt dit een dringend wetenschappelijk en klinisch probleem dat moet worden aangepakt.

Oprichting van de Chinese Normal Population Neuroimaging Database: De onderzoekers streven ernaar het grootste neuroimaging-onderzoekscohort in China op te zetten, bestaande uit 10.000 deelnemers, met een breed leeftijdsbereik (6-90 jaar), evenwichtige genderverdeling en vertegenwoordiging uit meer dan 30 centra landelijk, waardoor een evenwichtige distributie van scanapparatuur wordt gegarandeerd. Met behulp van federatieve machine learning-methoden zal het onderzoek de privacy- en veiligheidsproblemen van gegevens aanpakken. Dit project omvat voornamelijk: ① Retrospectieve verzameling van neuroimaging-gegevens van 5.000 deelnemers in het hele land, waarbij de nadruk vooral ligt op 3DT1WI- en 3DFLAIR-beeldvorming, en ook het verzamelen van fundamentele demografische informatie, gezondheidsstatus en neuropsychologische beoordelingen. ② Een prospectief neuroimaging-cohort van 5.000 deelnemers uit de Chinese normale bevolking, inclusief multimodale beeldsequenties (3DT1WI, 3DFLAIR, DKI, ASL, VEXI en fMRI in rusttoestand), samen met gedetailleerde demografische informatie, neuropsychologische beoordelingen, gestandaardiseerde vragenlijsten en basiskennis lichamelijke onderzoeken. Multimodale neuroimaging-gegevens en neuropsychologische beoordelingen zullen worden verzameld tijdens twee follow-ups (met tussenpozen van één jaar en twee jaar). Van de verzamelde multimodale beeldvorming van de hersenen is de methode die de permeabiliteit van de bloed-hersenbarrière weergeeft vasculaire wateruitwisseling MRI (VEXI), waarbij watermoleculen worden gebruikt als natuurlijke interne tracers om de functie van de bloed-hersenbarrière te meten.

Opstelling van hersenstructuur- en functiegrafieken voor de Chinese normale populatie: Gebaseerd op retrospectieve en prospectieve neuroimaging-gegevens van de Chinese normale bevolking, zullen gestandaardiseerde modelleringsmethoden (waaronder Generalized Additive Mixed Models [GAMLSS] en Gaussian Process Regression [GPR]) worden gebruikt om maak structurele hersendiagrammen. Deze grafieken omvatten: ① Volumes van de hele hersenen (volume grijze stof [GMV], volume witte stof [WMV], totaal intracraniaal volume [TIV], enz.), de volumes van 148 hersengebieden en volumes van subcorticale kernen. ② Vezelkanalen van de witte stof (48 vezelbanen van witte stof en diffusiemetrieken, waaronder Fractional Anisotropy [FA], Mean Kurtosis [MK], Mean Diffusivity [MD], enz.) en functionele hersengrafieken, waaronder: ① Bloed-hersenbarrière permeabiliteit; ② Cerebrale bloedstroom (CBF); ③ Lokale hersenactiviteitsindicatoren (regionale homogeniteit [ReHo], amplitude van laagfrequente fluctuaties [ALFF], enz.); ④ Wereldwijde functionele connectiviteit; en ⑤ Hersennetwerkanalyse (lokale en mondiale efficiëntie), onder andere.