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Jun 23, 2023

乳児の脳の最初の包括的なマップ rev

研究者らは、数千の MRI スキャンから乳児の脳の発達に関する初めての包括的で詳細な機能マップを構築し、神経解剖学と神経解剖学を研究するための新しいツールを提供しました。

研究者らは、何千ものMRIスキャンから乳児の脳の発達に関する初めての包括的で詳細な機能マップを構築し、神経解剖学と神経発達障害を研究するための新しいツールを提供した。

eライフ

科学者たちは、乳児の脳ネットワークの包括的な機能マップのセットを構築し、誕生から 2 歳までの脳の発達に関する前例のない詳細を提供しました。

本日 eLife で公開された乳児大脳皮質分割マップは、乳児期にさまざまな脳機能がいつ発達するかについての新たな洞察をすでに提供しており、初期の脳発達研究に貴重な公的に利用可能な参考資料を提供しています。

皮質区画化は、さまざまな場所にある皮質灰白質を「区画」に分割することによって脳機能を研究する手段です。 機能的磁気共鳴画像法 (fMRI) のスキャンは、脳が非活動的な「休止」状態にあるときに撮影され、同時に脳の接続性の測定も行われ、各区画内の脳機能を研究します。

これまでの研究では、成人の脳の安静状態のfMRI接続に基づいて分割マップが作成されていました。 ただし、乳児と成人では脳の機能構成に大きな違いがあるため、これらのマップは乳児の脳の研究には適していません。

「乳児特有の脳分割マップを作成することは、高解像度の乳児の脳画像を取得し、これらの画像を処理することが難しいため、困難でした。通常、この発達期には、異なる脳組織間のコントラストが低く、急速に変化します。」と最初に説明します。著者の范王氏は現在、中国の西安交通大学准教授。 「私たちは、個々の乳児からきめ細かい機能パターンを捕捉する新しい方法を開発し、小児の神経画像研究を促進する、年齢固有および年齢に依存しない包括的な分割マップのセットを生成しました。」

Wangらは、UNC/UMN Baby Connectome Project Consortiumの一環として収集された、誕生から2歳までの乳児の1,064件の高解像度機能MRIスキャンと394件の構造MRIスキャンを使用した。

脳の領域間の急激な移行の詳細なパターンを捉えるために、研究チームは、すべての個人の皮質ひだ（脳の領域）をマッピングする従来の方法と、各領域の機能的接続の勾配を脳に重ねる新しいアルゴリズムを組み合わせました。各乳児からのスキャン。 これにより、個人間の機能の対応する領域間でより正確かつ意味のある接続を確立することができ、その結果、脳の機能境界の詳細な特徴付けが可能になりました。 次に、これを使用して、生後 3 か月から 2 歳までの乳児を対象とした乳児固有のきめの細かい機能分割マップと、年齢に依存しないマップを生成しました。

年齢に依存しない乳児の区画は、成人の脳で見られる境界線と一致する、成人の区画マップで以前に定義されたいくつかの脳領域と非常に類似していた。 しかし、幼児の地図は、脳機能の発達に関する新たな洞察を明らかにしました。

まず、この結果は、感覚系が認知や行動などの高次のシステムよりも発達している生後3か月の時点で、脳の機能ネットワークの原始的な形態が存在することを示唆しています。 研究チームはまた、これまで報告されていなかった、脳機能の発達に伴うさまざまな年齢にわたる機能活動とネットワーク組織の複雑な変動の傾向を特定したが、これは初期の脳構造発達に見られるパターンとは大きく異なるものだった。 これらの変動は、乳児期のさまざまな年齢で現れる行動や認知能力のさまざまなマイルストーンを反映している可能性があります。 最後に、機能の成熟度の増加を反映して、経年とともに局所効率、つまり区画と隣接する区画の接続が増加しました。

「私たちの方法は、これまでの方法で発見された重要な粗いパターンを捕捉しただけでなく、前例のない解像度でより詳細な機能境界を明らかにしました」と、主著者であるノースカロライナ大学チャペルヒル校放射線医学准教授のガン・リー氏は述べています。 「この結果は、乳児の機能的結合性は成人ほど強くないかもしれないが、組織の基本単位は乳児の脳に存在する可能性が高く、したがって乳児の機能的小包単位の規模は成人のそれに匹敵する可能性があることを示唆しています。」 これらの乳児皮質分別マップは、ますます大規模化する乳児グループや高解像度の小児神経画像データを分析するための強力なプラットフォームであり、将来の神経発達研究に高い精度を提供します。」