Brain：发展人脑连接组计划进展——分析一套史无前例的婴儿大脑静息态功能网络数据
发展人类连接组计划（dHCP）是一个开放的科学研究项目，它提供了新生儿最大样本量的高时间和空间分辨率的功能磁共振（fMRI）数据。
在正常的和异常的围产期背景下，这些数据反映了的空间分布式脑区间的内在功能连接的映射，提供了研究架构去学习人类大尺度脑网络组成的个体发生学。
在此，我们刻画了337名婴儿（包括早产出生的65例）的静息态功能网络（RSNs）, 并在RSNs的成熟度和完整性上提供了史无前例的细节描述。
图1 实验路线图
Eyre等人以前所未有的细节绘制了337名婴儿足月期脑功能发育的轨迹，显示了脑发育的初级到高级个体发生学顺序，以及早产对新生儿功能连通性的广泛影响。
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方 法
首先，在胎龄达到43.5-44.5周时，对足月产的婴儿进行磁共振成像扫描。获得的功能fMRI数据后，我们应用组水平的独立成分分析（GICA）定义出11个RSNs（图1）。
RSNs被观察得到类似于成人的拓扑图，包括主要感觉运动皮质、视觉和听觉皮质。成人语言和视觉控制网络的类似物被识别出来，但完整的默认模式网络前体却没有被识别出来。
接下来，我们回归掉一个在37-43.5周胎龄被扫描的婴儿的独立队列数据集，然后对比组水平RSNs差异，从而研究年龄、性别和早产的效应。
具体地，本研究使用一般线性模型(GLM)进行受试者间的分析，以检验组别效应(足月与早产、性别)和连续变量(产妇的孕龄和扫描时的胎龄)对受试者水平的RSN空间成分的影响，包括受头动影响的时间点数作为协变量。
图2 利用组独立成分分析识别静息状态网络
在43.5-44.5周胎龄时，扫描24个足月婴儿获得的组水平独立成分分析的BOLD信号的激活模式(RSNs)
结 果
我们的结果得到5种RSNs，包括初级运动或感觉皮层区域，并被归类为初级网络(图2A): 内侧运动、外侧运动、躯体感觉、听觉和视觉。
其余六个归类为相关网络(图2C): 运动相关(包括运动和辅助运动区)、颞顶(包括布洛卡区和延伸的韦尼克区)、后顶(包括楔前叶和后扣带皮层),额顶(包括额区、辅助区和顶部眼区)、前额和视觉相关网络。一般线性模型的结果分析如下：
1. 足月产的婴儿的脑映射结果表明，6个相关RSNs中有4个RSNs存在于年龄相关的阳性区域。具体地，功能连接在 37-43.5周胎龄中表现出活跃成熟的过程（图3）。
2. 女性婴儿在视觉相关网络的颞下区表现出连接的增强(图4)。
3. 在剂量依赖的情况下，早产与所有RSNs间的功能连接损害显著相关；相反，早产婴儿的顶上小叶与外侧运动网络内的连接有异常的加强，提示这可能反应某些神经障碍（例如，发育协调障碍）的病理机制。
图3 功能网络结构的周成熟情况
结果阈值为p < 0.05(FWE矫正)PMA，胎龄
图4 女婴视觉相关网络的功能连通性增加
例如轴向、矢状和冠状切片显示有意义的空间图案，覆盖在T1结构模板上，并按照放射学惯例显示。T - 统计图在p < 0.025处达到阈值(FEW校正)。
白线勾画的是group-ICA视觉相关网络的轮廓，阈值为Z > 3
总之，在正常足月产的婴儿fMRI数据中，我们发现了一个稳健的、模块的、对称的功能脑架构，建立了与成人等价的初级的、完整的RSNs集。同时，在不成熟的RSNs也出现了功能连接，这与初级到高级脑发育的发生学顺序一致。而且，早产导致的早期发育干扰与功能连接的广泛异常改变相关。
Michael Eyre, Sean P Fitzgibbon, Judit Ciarrusta, Lucilio Cordero-Grande, Anthony N Price, Tanya Poppe, et al., The Developing Human Connectome Project: typical and disrupted perinatal functional connectivity, Brain, 2021; awab118.
原文链接：
https://doi.org/10.1093/brain/awab118
编译作者：CholeFu（brainnews创作团队）
校审：Simon（brainnews编辑部）