大脑皮层褶皱形成“共推理论”研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31500798
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1005.生物成像、电子与探针
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Cerebral cortical folding is an important feature of brain structure. Exploring the mecha-nism of cortical folding may bring new insights into exploring the developmental mechanism of brain structure and function. However, works available in literature barely considered more than one possible factor (i.e., neuronal proliferation and projection, neuronal axon development) that contributes to cortical folding. Also, few of them have conducted joint analysis by using data of multiple modalities. Therefore, the hypotheses proposed in those works are limited to one aspect or another. This project will be proposed based on our previous hypothesis that cortical folding is caused by the pushing force of neuronal axons, defined as “single-cause pushing hypothesis”. We will propose promotion to this hypothesis by incorporating two factors, the pushing effect of neu-ron growth and the pushing force of neuronal axon, and come up with a novel “joint pushing hy-pothesis”. Technically, we will develop joint analysis methods to use and take the most advantages of macro-scale and micro-scale data. Based on the methods, we will quantify the three elements: cortical folding, neurons and neuronal axons, and further quantify the relationship between cortical folding and neuronal axons and the relationship between cortical folding and neurons, so that more “comprehensive” data-based evidence can be provided to the novel hypothesis. Also, we will use longitudinal data to study how the two factors alternately and jointly contribute to cortical folding, so that “dynamic” evidence to the novel hypothesis can be obtained. This project will provide a new way of studying the cerebral cortical folding mechanism. The results may hold the clue to brain evolution and brain diseases.
皮层褶皱是大脑的一个重要特征。对大脑皮层褶皱形成机理的研究本质上是对大脑结构以及功能形成机理的研究。然而已有的理论很少同时考虑多个因素,也很少使用多种数据,因此在一定程度上具片面性。本项目拟在前期神经元轴突“单推理论”基础上,增加神经元细胞体的作用,提出皮层褶皱形成新理论:神经元轴突和神经元细胞体的“共推理论”。在方法上,我们拟使用宏观和微观数据联合分析的方法,发挥各数据模态的优势,分别量化神经元轴突与皮层褶皱之间关系以及神经元细胞体与皮层褶皱之间关系,尝试为“共推理论”提供尽可能“全面”的量化证据。另外,为了更好的研究神经元轴突和神经元细胞体这两个因素是如何在时间轴上交替或者共同对影响皮层褶皱形成,我们拟对多时间点数据进行量化分析,尝试为“共推理论”提供“动态”证据。本项目将为研究大脑皮层褶皱形成机理开辟新的研究途径,其结果将为大脑认知原理、物种间的进化和脑疾病病理等的研究提供新的思路。

结项摘要

皮层褶皱是大脑的一个重要特征。对大脑皮层褶皱形成机理的研究本质上是对大脑结构以及功能形成机理的研究。然而已有的理论很少同时考虑多个因素,也很少使用多种数据,因此在一定程度上具片面性。本项目的研究目标是将轴突,细胞体同时纳入考量而提出新的皮层褶皱形成“共推理论”。本项目以宏观微观联合分析方法以及多时间点数据分析方法为研究手段,量化细胞体,轴突和皮层褶皱这三者之间的关系,为“共推理论”提供全面和动态的证据。为了实现这一目标,项目组在理论上深入分析了皮层、纤维束和褶皱三者之间的结构关系,并用脑功能数据对其进行了验证。在方法上,完成了多种模态数据下白质纤维束的量化方法,如dMRI数据下纤维束形态量化表达方法、概率性纤维束通路的全局连接性和形状量化表达方法,髓鞘染色数据轴突的局部走向量化表达方法,以及束路追踪数据纤维束的连接模式表达方法等。我们还完成了多种模态数据联合分析的方法开发。这些方法都被用于上述的理论研究中。另外,项目组还完成了多时间点数据的处理、联合分析和量化,为 “共推理论”提供“动态”分析手段。最后,还将提出的理论应用于自闭症褶皱异常成因的探索中。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(8)
专利数量(0)
Radial Structure Scaffolds the Convolution Patterns of Developing Cerebral Cortex
径向结构支架发育中的大脑皮层的卷积模式
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Frontiers in Computational Neuroscience
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Mir Jalil Razavi;Tuo Zhang;Hanbo Chen;Yujie Li;Simon Platt;Yu Zhao;Lei Guo;Xiaoping Hu;Xianqiao Wang;Tianming Liu
  • 通讯作者:
    Tianming Liu
Temporal Dynamics Assessment of Spatial Overlap Pattern of Functional Brain Networks Reveals Novel Functional Architecture of Cerebral Cortex.
功能性大脑网络空间重叠模式的时间动力学评估揭示了大脑皮层的新功能架构
  • DOI:
    10.1109/tbme.2016.2598728
  • 发表时间:
    2018-06
  • 期刊:
    IEEE transactions on bio-medical engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jiang X;Li X;Lv J;Zhao S;Zhang S;Zhang W;Zhang T;Han J;Guo L;Liu T
  • 通讯作者:
    Liu T
Commonly preserved and species-specific gyral folding patterns across primate brains
灵长类动物大脑中普遍保存的物种特异性回旋折叠模式
  • DOI:
    10.1007/s00429-016-1329-3
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Brain Structure & Function
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Li Xiao;Chen Hanbo;Zhang Tuo;Yu Xiang;Jiang Xi;Li Kaiming;Li Longchuan;Razavi Mir Jalil;Wang Xianqiao;Hu Xintao;Han Junwei;Guo Lei;Hu Xiaoping;Liu Tianming
  • 通讯作者:
    Liu Tianming
Denser Growing Fiber Connections Induce 3-hinge Gyral Folding
更密集的纤维连接导致 3 铰链旋转折叠
  • DOI:
    10.1093/cercor/bhx227
  • 发表时间:
    2018-03-01
  • 期刊:
    CEREBRAL CORTEX
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Ge, Fangfei;Li, Xiao;Liu, Tianming
  • 通讯作者:
    Liu, Tianming
Mechanism of Consistent Gyrus Formation: an Experimental and Computational Study.
一致回形成机制:实验和计算研究
  • DOI:
    10.1038/srep37272
  • 发表时间:
    2016-11-17
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Zhang T;Razavi MJ;Li X;Chen H;Liu T;Wang X
  • 通讯作者:
    Wang X

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  • 通讯作者:
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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