静息态功能连接模式的动态重配及其应用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31600869
  • 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:
    C0913.神经科学与心理学研究的新技术和新范式
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Cognitive flexibility is a vital capability of the human beings. However, its neural basis remains largely unclear. Moreover, little is known concerning effects of age or diseases on human cognitive flexibility. Task-related brain activation has been used to explore the neural mechanisms of cognitive flexibility. Although a few or dozens of cognitive tasks were utilized, it is hard to describe virtually infinite variety of human cognitive actions. Recently, emerging evidence emphasizes dynamics of resting-state (spontaneous) brain activity reflecting the exploration of rich functional organization. Using resting-state fMRI technique, our current study will explore the neural basis of cognitive flexibility based on dynamic functional connectivity methods, including: 1) propose a probabilistic model to quantify the dynamic reconfiguration of functional connectivity patterns for each brain region; 2) to identify the flexible hubs and inflexible regions in three groups of healthy volunteers with different ages (i.e., adolescent group, young adult group, and older adult group), as well as changes of the flexibility of high-level cognitive control regions with age; and 3) to explore the effects of adolescent generalized anxiety disorder on the flexibility of high-level cognitive control regions. This study can provide new insights into organizational principles of human brain.
认知灵活性是人类具有的最重要能力之一。不过对其神经基础仍然不明确。另外,年龄或者疾病状态对认知灵活性的影响也知之甚少。以往的研究主要利用与实验任务有关的脑激活方法研究认知灵活性的神经机制。但是仅仅采用几种或者几十种认知任务很难全面地描述人类丰富的认知活动。最近出现的证据强调静息态(自发)脑活动的动力学行为反映了大脑在不断地探索各种可能的功能组织。本课题将采用静息态功能磁共振成像技术和基于动态的功能连接方法探究人类认知灵活性的神经基础。主要内容包括:1)提出一种概率模型来定量描述功能连接模式时空动态的灵活性;2)利用这种模型来探索不同年龄段健康被试(青少年组,年轻的成人组和老年组)大脑中最灵活和最稳定的脑区分布,以及年龄对高级认知控制相关脑区灵活性的影响;3)研究青少年广泛性焦虑症对高级认知控制相关脑区灵活性的影响。这项研究将对人脑的功能组织原理提供一种新的认识。

结项摘要

人类具有一种无与伦比的能力就是能够灵活地、适应性地执行各种各样的有目的任务。这种认知灵活性给神经科学领域提出了一个最基本的问题:人类的大脑是如何进行信息处理以灵活地应对各种认知需求。近年来越来越多的影像学证据表明静息态(自发)脑活动的动力学行为反映了大脑在不断地探索一系列可能的功能组织,能够更加一般性地描述人类丰富多彩的认知活动。本课题主要采用静息态功能磁共振成像技术和基于动态功能连接的方法研究大脑内在功能灵活性的组织规律。研究内容主要包括:(1)我们提出了一种新的概率模型框架并结合复杂性测量(香农熵)来定量描述静息态功能连接模式的时空动力学行为,揭示了人类大脑内在功能灵活性图谱,即发现大脑的高级联合皮层呈现较高的功能灵活性,初级感觉皮层呈现较低的功能灵活性;进一步将脑区灵活性方法应用于研究不同年龄段健康被试以揭示大脑内在功能灵活性的毕生发展规律,结果发现背外侧前额叶功能灵活性随年龄呈∩型的变化,而侧顶叶功能灵活性随年龄呈∪变化;(2)将脑区灵活性方法应用于人-猴比较研究以揭示大脑内在功能灵活性图谱在不同物种之间的进化规律,结果发现猕猴和人类大脑内在功能灵活性图谱具有一定的相似性,特别是前额叶;(3)我们又提出了一种新的图论指标(邻居分散指数)来描述脑区的内在功能多样性,结果发现额顶和突显网络相关脑区呈现较高的功能多样性,而初级感觉脑区呈现较低的功能多样性;(4)将脑区灵活性方法应用于研究青少年广泛性焦虑症,初步结果发现患者视觉相关脑区的内在功能灵活性小于健康对照组,两侧杏仁核和岛叶之间出现功能连接的概率降低。本项目从方法学的建立到应用做了一系列工作,为大脑内在功能组织原则提供了新的见解,也为人类发育、老龄化、人类进化、以及脑疾病的神经基础提供了新的认识。通过提出一种概率模型框架来描述复杂大脑系统的功能配置,也可能对人工智能系统的设计起到一定的启发作用。

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)
Dissociable Frontostriatal Connectivity: Mechanism and Predictor of the Clinical Efficacy of Capsulotomy in Obsessive-Compulsive Disorder.
可分离的额纹状体连接:囊膜切开术治疗强迫症临床疗效的机制和预测因素
  • DOI:
    10.1016/j.biopsych.2018.04.006
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Biological Psychiatry
  • 影响因子:
    10.6
  • 作者:
    Yin Dazhi;Zhang ChenCheng;Lv Qiming;Chen Xiaoyu;Zeljic Kristina;Gong Hengfen;Zhan Shikun;Jin Haiyan;Wang Zheng;Sun Bomin
  • 通讯作者:
    Sun Bomin
Failure in Cognitive Suppression of Negative Affect in Adolescents with Generalized Anxiety Disorder.
广泛性焦虑症青少年负面情绪认知抑制失败
  • DOI:
    10.1038/s41598-017-07063-5
  • 发表时间:
    2017-07-26
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Yin D;Liu W;Zeljic K;Lv Q;Wang Z;You M;Men W;Fan M;Cheng W;Wang Z
  • 通讯作者:
    Wang Z
Brain Map of Intrinsic Functional Flexibility in Anesthetized Monkeys and Awake Humans
麻醉猴子和清醒人类内在功能灵活性的脑图
  • DOI:
    10.3389/fnins.2019.00174
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Frontiers in Neuroscience
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Yin Dazhi;Zhang Zhao;Wang Zhiwei;Zeljic Kristina;Lv Qian;Cai Danchao;Wang Yingwei;Wang Zheng
  • 通讯作者:
    Wang Zheng
Brain anomaly networks uncover heterogeneous functional reorganization patterns after stroke.
大脑异常网络揭示中风后异质功能重组模式
  • DOI:
    10.1016/j.nicl.2018.08.008
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    NeuroImage. Clinical
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zou Y;Zhao Z;Yin D;Fan M;Small M;Liu Z;Hilgetag CC;Kurths J
  • 通讯作者:
    Kurths J
A graph representation of functional diversity of brain regions
大脑区域功能多样性的图表表示
  • DOI:
    10.1002/brb3.1358
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Brain and Behavior
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Yin Dazhi;Chen Xiaoyu;Zeljic Kristina;Zhan Yafeng;Shen Xiangyu;Yan Gang;Wang Zheng
  • 通讯作者:
    Wang Zheng

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其他文献

艺术设计中创造性思维的fMRI研究:一项基于智能CAD的探索
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    心理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    尹大志;吕岳;朱君明;徐冬溶
  • 通讯作者:
    徐冬溶
健康成人在手部主动、被动和想象握拳运动时脑区激活特点的功能性磁共振成像研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中华物理医学与康复
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙莉敏;吴毅;尹大志
  • 通讯作者:
    尹大志
运动想象训练促进脑卒中患者上肢运动功能恢复的功能磁共振研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国康复医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙莉敏;吴毅;尹大志
  • 通讯作者:
    尹大志

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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

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          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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