BRAIN CONNECTS: Center for Mesoscale Connectomics
大脑连接:中尺度连接组学中心
基本信息
- 批准号:10664257
- 负责人:
- 金额:$ 390.57万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-09-15 至 2028-08-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AnatomyAttentionAxonBehaviorBrainBrain MappingBrain regionCentral Nervous SystemCognitionCommunicationComplexComputer AnalysisDataData AnalysesData CollectionData SetDecision MakingDiffusionDiffusion Magnetic Resonance ImagingDiseaseFiberFoundationsFundingGoalsGrainHumanImageImaging TechniquesInjectionsJointsLabelLinkLiteratureMacacaMacaca mulattaMagnetic Resonance ImagingMapsMethodsMinnesotaModalityModelingNeural PathwaysNeuroanatomyNeuronsOptical Coherence TomographyParietalParietal LobePatternPopulationProtocols documentationResearch PersonnelResolutionStructureTechniquesTissuesUniversitiesVariantVisualizationconnectomedata acquisitionexecutive functionfluorescence imagingfrontal lobehuman subjectin vivometermultimodalityneural networknonhuman primatenoveloptical imagingtooltractography
项目摘要
PROJECT SUMMARY
To understand complex neural pathways and networks and their remarkable ability to generate human
behaviors, it is critical to precisely map brain connectomics in vivo. We propose to make significant advances in
such brain mapping by founding the Center for Mesoscale Connectomics (CMC). We will first map the mesoscale
connections between the frontal and parietal cortices. These connections likely subserve higher-order functions
such as attention, decision-making, prospection, and executive control. One key, underappreciated feature of
cortical connectivity is its specific variations within a given brain region, further supporting the critical need for
descriptions of connectivity at a finer scale. Unfortunately, there has traditionally been a major gap in our pursuit
of creating a human brain “wiring diagram” at high spatial resolution, especially since the gold standard for
mesoscale brain connectivity, anatomical tract-tracing, cannot be performed in humans. Moreover, techniques
that can be applied to humans, such as diffusion MRI tractography, may not recapitulate anatomical connectivity
at this scale. Due to this gap, we are lacking an accurate wiring diagram of the human brain that can only
be obtained through a multi-modal, cross-species, multi-scale approach. Here, we propose to combine advanced
anatomical tract-tracing (Aim 1), polarization-sensitive optical coherence tomography (PS-OCT) (Aim 2), and
ultra-high field diffusion tractography (Aim 3) to create such accurate wiring diagrams of human and macaque
brains while bridging spatial resolutions and species.
Importantly, we will computationally bridge species, methods, and spatial scales via state-of-the art registration
and joint (multimodal) modeling of fiber orientations. Subsequently, the remarkable amount of information
available in each dataset will be further enhanced using optimized tractography methods.
At the end of the proposed funding period, we expect to have complete maps of the mesoscale organization of
fronto-parietal connections. We will be poised to apply our multimodal, cross-species methods brain-wide,
including both cortical and subcortical circuits. Importantly, the foundation will be laid for computing noninvasive,
in vivo, accurate, mesoscale connectivity maps of whole human brains through dMRI tractography, which will
allow researchers to link brain connectivity with cognition, behavior, and disease.
项目摘要
了解复杂的神经通路和网络及其产生人类的非凡能力
行为,对于精确映射体内脑连接组学至关重要。我们建议在
通过建立中尺度连接组(CMC)来建立这种大脑映射。我们将首先映射中尺度
额叶皮层和顶叶之间的连接。这些连接可能会提供高阶功能
例如注意力,决策,假期和执行控制。一个钥匙,未经充分的功能
皮质连通性是其在给定大脑区域内的特定变化,进一步支持了对
更细度的连接性描述。不幸的是,传统上我们的追求差距很大
在高空间分辨率下创建人脑“接线图”,特别是因为
中尺度的大脑连通性,解剖学追踪,无法在人类中进行。而且,技术
可以应用于人类,例如扩散MRI拖拉术,可能不会概括解剖连通性
在这个规模上。由于这个差距,我们缺少人脑的准确接线图
可以通过多模式,跨物种的多尺度方法获得。在这里,我们建议将高级
解剖学追踪(AIM 1),极化敏感的光学相干断层扫描(PS-OCT)(AIM 2)和
超高场扩散拖拉术(AIM 3),以创建人类和猕猴的准确接线图
大脑在桥接空间分辨率和物种时。
重要的是,我们将通过最先进的注册来计算桥接物种,方法和空间尺度
和纤维方向的联合(多模式)建模。随后,大量的信息
使用优化的拖拉品方法将进一步增强每个数据集中的可用。
在拟议的融资期结束时,我们希望拥有中尺度组织的完整地图
额叶的额叶连接。我们将被中毒以脑部范围内应用我们的多模式,跨物种方法
包括皮质和皮质下电路。重要的是,基础将用于计算无创,
通过DMRI拖拉术,整个人大脑的体内,准确的,中尺度的连通图
允许研究人员将大脑连通性与认知,行为和疾病联系起来。
项目成果
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