基于结构磁共振形态学的自闭症脑发育及行为学研究

自闭症是一种高度异质性的神经发育疾病,其症状的严重程度呈个体差异。目前自闭症的诊断和评测仍然具有一定的主观性。研究表明,结构磁共振形态学能够为自闭症的诊断和评测提供客观依据,多项研究发现自闭症的大脑发育与大脑结构的异常有关。因此,基于结构磁共振图像探究自闭症的脑发育和行为特征,对理解其神经生物学机制,建立自闭症的客观诊断和评测模型具有重要意义。目前自闭症的大脑发育研究和行为学研究多基于公开的脑图谱,已有脑图谱尺度的研究可能缺乏脑区内部精细结构的信息。本文基于结构磁共振成像数据提取大脑的顶点形态学特征,基于公开的标准脑图谱构建了更精细的高分辨率脑图谱。本文从标准脑图谱和高分辨率脑图Ipatasertib体内谱两个视角,基于形态学特征预测脑龄探究自闭症的大脑发育,基于形态学特征预测行为学指标探究自闭症行为特征与其大脑结构的关系。具体研究内容分为以下三个模块:(1)高分辨率脑图谱的构建。为了细化已有脑图谱的分区,研究脑区内部的结构信息对自闭症大脑发育和行为学特征的影响,本文基于结构磁共振数据的形态学特征建立高分辨脑图谱。在标准脑图谱的每个脑区中,通过顶点的形态学特征建立形态连接网络。根据模块度选择算法效果最好的社区发现算法划分形态连接网络,将分割结果映射到标准脑空间中完成整个高分辨率脑图谱的构建。通过此研究,标准脑图谱的每个脑区被划分为不同数量的亚区,可以揭示脑区内部的结构信息。此研究的高分辨脑图谱是后续探索自闭症脑发育机制和预测自闭症行为学的基础。(2)自闭症大脑发育研究。自闭症大脑发育与大脑结构的关系一直是研究的重点,本文基于两种脑图谱的形态学特征建立脑龄预测模型,探究自闭症组和正常对照组大脑发育的差异。标准脑图谱实验表明,右脑:内嗅区、舌回,左脑:内嗅区、下顶叶、海马旁回共5个脑区与正常对照组具有显著发育差异(P<0.05);基于高分辨率脑图谱实验表明,右脑:下颞叶、舌回、海马旁回,左脑:海马旁回、后扣带回、楔前叶、内嗅区、梭状回、下顶叶共9个脑区与正常对照组存在显著发育差异(P<0.05)。综上所述,自闭症大脑发育与其大脑结构的异常密切相关,基于高分辨率脑图Pevonedistat谱的角度能够发现更多影响自闭症大脑发育的脑区。(3)自闭症行为学研究。为了研究自闭症行为特征与其大脑结构的关系,本文基于两种脑图谱的形态学特征建立自闭症观察量表(Autism Diagnostic Observation Schedgenetic linkage mapule,ADOS)指标预测模型。标准脑图谱实验表明,形态学特征只对ADOS刻板行为分数具有预测作用(r=0.28,P<0.01)。高分辨脑图谱实验表明,在ADOS的4种行为学指标中,某些脑区表现出一定的预测能力,并且左脑的脑区数量多于右脑的脑区数量。综上所述,自闭症的行为表现与其大脑结构具有相关性,高分辨率脑图谱作为一种更加精细的脑图谱,在研究自闭症行为学的大脑结构机制中具有重要意义,有利于阐明自闭症相关脑机制,并辅助建立客观诊断和评测模型。综上所述,自闭症的大脑发育与正常对照组存在显著差异,这与自闭症大脑结构的异常有关;自闭症的行为学特征(社交障碍、沟通障碍、刻板行为)与大脑结构具有相关性。本文提出一种新的脑图谱划分方法,将标准的脑区划分为更精细的亚区,通过亚区形态学特征建立预测模型,揭示了更多影响自闭症大脑发育和自闭症行为学的大脑结构特征。基于形态学特征构建的高分辨脑图谱的自闭症研究有助于理解其内在的神经及脑机制。