Mechanics of the Formation of Cortical Folding Patterns in the Developing Human Brain
人类大脑发育过程中皮质折叠模式形成的机制
基本信息
- 批准号:2123061
- 负责人:
- 金额:$ 58.79万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-07-01 至 2024-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
This project aims to understand the mechanics of growth and folding of the human brain at the early fetal stages of development. This work will advance the fundamental understanding of the relationship between brain folding, brain connectivity, and brain function. Brain folding provides important information about both normal and abnormal development of the human brain. Currently, the development of folds is based on simple simulation models that do not reflect the complicated structure of the human brain. This research will use advanced brain imaging and innovative computational simulations to elucidate how the human brain grows and folds during the early development of a normal fetal brain. The results of this work will characterize folding in normal brain development. Future studies may reveal the origin of brain disorders that have structural discrepancies and connectivity disruptions such as autism and schizophrenia. The outcome of this research will promote the progress of health science and benefit national health. In addition to the scientific outcomes, this research will be integrated into a range of educational and outreach programs aimed at attracting underrepresented groups to engineering, improving undergraduate and graduate learning on biomechanics and mechanobiology. The overarching objective of this research is to discover the roles of differential tangential growth and neural wiring on the morphogenesis of the developing human brain, and their contributions to the variability and regularity of folding patterns. The research will contribute an in-depth understanding of the underlying mechanism that forms the secondary and tertiary folding patterns in the developing human brain on a comprehensive human brain scale. This research will use an innovative image-based multiscale modeling approach to the simulation of brain development, linking the mechanics at the tissue and organ level with the effect of axonal fiber bundles on the cellular level. The outcomes of this study are expected to fundamentally advance the field of brain folding mechanics and lay a foundation for investigating abnormal brain folding processes for brain disorders.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该项目旨在了解在发育的早期胎儿阶段,人脑生长和折叠的机制。这项工作将提高人们对大脑折叠,大脑连通性和大脑功能之间关系的基本理解。大脑折叠提供了有关人脑正常发育和异常发育的重要信息。当前,折叠的开发基于简单的模拟模型,这些模型不能反映人脑的复杂结构。这项研究将使用先进的大脑成像和创新的计算模拟来阐明正常胎儿大脑的早期发育期间人脑的生长和折叠方式。这项工作的结果将表征正常大脑发育中的折叠。 未来的研究可能揭示了具有结构性差异和连通性破坏(例如自闭症和精神分裂症)的脑疾病的起源。这项研究的结果将促进健康科学的进步并使国家健康受益。除了科学成果外,这项研究还将集成到一系列教育和外展计划中,旨在吸引代表性不足的群体来工程学,改善生物力学和机械生物学的研究生学习和研究生学习。这项研究的总体目的是发现差异切向生长和神经接线对发展中大脑形态发生的作用,及其对折叠模式的可变性和规律性的贡献。这项研究将有助于对基本机制的深入了解,该机制在人类脑大脑中形成了发展中的人脑中的二级和第三折叠模式。这项研究将使用创新的基于图像的多尺度建模方法来模拟大脑发育,将组织和器官水平的力学与轴突纤维束在细胞水平上的影响联系起来。这项研究的结果有望从根本上推进大脑折叠力学领域,并为研究脑部疾病的异常脑折叠过程奠定了基础。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的知识分子优点和更广泛的审查标准通过评估来通过评估来支持的。
项目成果
期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Learning to segment fetal brain tissue from noisy annotations.
学习从嘈杂的注释中分割胎儿脑组织。
- DOI:10.1016/j.media.2022.102731
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:10.9
- 作者:Karimi,Davood;Rollins,CaitlinK;Velasco-Annis,Clemente;Ouaalam,Abdelhakim;Gholipour,Ali
- 通讯作者:Gholipour,Ali
Hyperelastic material properties of axonal fibers in brain white matter
- DOI:10.1016/j.brain.2021.100035
- 发表时间:2021-01-01
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Chavoshnejad, P.;German, G. K.;Razavi, M. J.
- 通讯作者:Razavi, M. J.
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Tianming Liu
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