大脑白质BOLD功能连接的神经电生理与结构基础

赵国光教授团队《Nat Commun》阐述大脑白质BOLD功能连接的神经电生理与结构基础

近日，首都医科大学宣武医院赵国光教授团队联合北京脑科学与类脑研究中心（以下简称“北京脑中心”）崔再续研究员团队在《Nature Communications》发表了题为“Intracranial electrophysiological and structural basis of BOLD functional connectivity in human brain white matter”的研究论文。该研究发现大脑白质功能磁共振血氧水平依赖（Blood Oxygen Level Dependent, BOLD）功能连接与白质立体定向脑电图（SEEG）功能连接在各频带范围内高度相关，首次为白质BOLD功能连接提供了颅内电生理和结构基础的证据。北京脑中心副研究员黄亚丽、首都医科大学宣武医院神经外科副教授魏鹏虎及北京脑中心博士生徐龙洲为共同第一作者，首都医科大学宣武医院赵国光教授（末位通讯）和北京脑中心崔再续研究员为共同通讯作者。

大脑连接决定了大脑的功能组织，功能磁共振BOLD成像作为一项广泛用于人脑神经活动定位的技术，在以往的研究中主要侧重于探究脑灰质功能，而普遍忽略白质的功能信号。最近的研究表明，脑白质的BOLD信号在静息态和特定任务态下呈现不同模式，可能与潜在的神经活动有关，且白质BOLD信号的功能连接形成了稳定的网络结构。但白质BOLD功能连接是否反映底层的颅内白质电生理信号的同步及其结构基础尚不清楚。

BOLD和SEEG白质功能连接的白质纤维结构连接基础

赵国光教授团队与崔再续研究员团队合作长期从事脑成像和颅内脑电的脑网络研究。团队研究分析了16名难治性癫痫患者的多模态脑影像和颅内电极数据，构建了脑白质的颅内脑电功能连接、BOLD功能连接以及基于白质纤维的结构连接，发现了大脑白质BOLD功能连接与白质SEEG功能连接在各频带范围内均高度相关，表明了白质BOLD功能连接具有底层的神经电生理基础，并且白质BOLD功能连接与不同频段下SEEG功能连接呈现正相关，且绝大部分经过多重比较矫正后相关性仍保持显著。进一步分析表明，白质的BOLD和SEEG功能连接均与其结构连接显著相关且在不同被试间表现出稳定的可重复性，证明了功能连接受结构连接约束。

该工作首次为白质BOLD功能连接提供了颅内电生理和结构基础的证据，表明白质BOLD功能连接反映底层的神经元集群局部场电位信号的同步，并受到结构连接基础的限制。研究结果为从白质连接角度研究人类认知及各类神经精神疾病奠定了重要基础。

该研究受国家自然科学基金（No. 82030037、81871009）和科技创新2030－脑科学与类脑研究项目（2022ZD0211300）等项目资助。范德堡大学丁肇华教授和印第安纳大学于美辰教授对研究提供了重要帮助。

赵国光

主任医师、教授

博士研究生导师

现任首都医科大学宣武医院院长、国家神经疾病医学中心主任、国家老年疾病临床医学研究中心主任、国家卫健委脑损伤评价与质控中心主任、首都医科大学宣武医院神经外科立体定向与功能性脑病中心主任。长期从事药物难治性癫痫、三叉神经痛、面肌痉挛等颅神经及功能性疾患，以及疑难性脑病立体定向活检/诊疗研究。主持“科技创新203－脑科学与类脑研究重大项目研究”及其他国家级重点攻关计划4项。以通讯作者身份在《Lancet Public Health》《Nat. Commun.》《Alzheimers. Dement.》《Sci. Bull.》《Hum. Brain Mapp.》等专业期刊发表论文80余篇，主编或主译著作5部。以第一完成人获北京市科技进步奖一等奖1项、中华医学科技奖一等奖1项。

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