2月4日晚,北京師范大學(xué)左西年教授做客腦客直播間,系統(tǒng)回顧了其過去十五年參與的多個具有里程碑意義的大型腦科學(xué)數(shù)據(jù)聯(lián)合體項目,通過梳理從“國際千人功能連接組計劃(FCP)”到“中國人腦健康影像聯(lián)合體”,再到追蹤性研究的“中國人彩巢計劃”的發(fā)展脈絡(luò),生動闡釋了數(shù)據(jù)共享與開放科學(xué)如何逐步成為驅(qū)動現(xiàn)代腦科學(xué)研究范式變革的核心引擎。
國際千人功能連接組計劃(FCP1000)
2008-2010年,為應(yīng)對當(dāng)時腦影像研究樣本量小、可重復(fù)性存疑的普遍挑戰(zhàn),由全球33家實驗室聯(lián)合,共享了1347個腦影像樣本,成為大規(guī)模腦影像數(shù)據(jù)開放共享實踐的開端。
該項目的樣本數(shù)據(jù)揭示了人與人之間腦功能的顯著差異,推動美國后續(xù)推出人腦連接組計劃。數(shù)據(jù)共享不僅為領(lǐng)域節(jié)約上億經(jīng)費,更形成了獨特的研究生態(tài):隨著時間推移,非項目初始參與人員成為數(shù)據(jù)使用的主力,且人數(shù)逐年遞增。同時,項目也引發(fā)了對數(shù)據(jù)可重復(fù)性、方法學(xué)爭議(如循環(huán)論證)等問題的廣泛討論,使腦科學(xué)領(lǐng)域成為生命科學(xué)中較早直面此類問題的學(xué)科。
中國人彩巢計劃
2012年底啟動籌備,聚焦中美學(xué)齡兒童青少年在不同文化背景下腦智發(fā)展的差異與共同規(guī)律。項目初期在重慶西南大學(xué)及周邊地區(qū)開展數(shù)據(jù)采集與隊列建設(shè),多位老師在志愿者招募與宣講中作出重要貢獻。
基于該隊列數(shù)據(jù),研究團隊發(fā)現(xiàn)青春期腦行動網(wǎng)絡(luò)成熟的關(guān)鍵機制:12歲左右(小升初期),兒童腦功能連接模式發(fā)生質(zhì)的翻轉(zhuǎn),從體感運動-視覺主導(dǎo)模式轉(zhuǎn)變?yōu)轶w感運動-默認網(wǎng)絡(luò)主導(dǎo)模式,且這種翻轉(zhuǎn)優(yōu)化程度與認知發(fā)展水平正相關(guān)、與社交焦慮水平負相關(guān)。其微觀機制與下丘腦-垂體-性腺神經(jīng)內(nèi)分泌環(huán)路觸發(fā)相關(guān),該環(huán)路會削減皮層與外部基礎(chǔ)皮層的聯(lián)系,加強與內(nèi)部穩(wěn)定控制相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)系。
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信度與可重復(fù)性聯(lián)合體
2014年發(fā)起,主要由國內(nèi)單位貢獻數(shù)據(jù),旨在解決功能磁共振成像(fMRI)數(shù)據(jù)的信度和可重復(fù)性挑戰(zhàn)。該項目為大數(shù)據(jù)信息化集成與高效共享提供了示范,獲美國國立健康研究院前負責(zé)人高度評價,被認為可為美國腦計劃神經(jīng)信息平臺建設(shè)提供參考藍圖。
十余年發(fā)展中,其數(shù)據(jù)成為腦影像數(shù)據(jù)方法學(xué)研發(fā)的基準參考,用于驗證新方法的信度、效度與可重復(fù)性,同時推動了人工智能在健康領(lǐng)域的應(yīng)用,促進fMRI與臨床診療需求結(jié)合的基礎(chǔ)模型研究,以及跨物種、跨尺度研究中不同技術(shù)與學(xué)科的融合,使fMRI成為領(lǐng)域研究的“催化劑”與“粘合劑”。
生命周期圖表聯(lián)合體
匯聚全球200多家實驗室近十萬健康人群腦影像數(shù)據(jù)(含重復(fù)測量數(shù)據(jù),總量約12萬),年齡覆蓋從孕周16周胎兒到100歲老人,旨在建立覆蓋全生命周期的腦健康參照標準。但其中中國人數(shù)據(jù)貢獻占比不足2%,凸顯建立國人專屬腦健康參照體系的必要性。
后由左西年教授團隊發(fā)起,建立中國人腦健康影像聯(lián)合體,匯聚全國34個省級區(qū)域105家單位的2萬余條數(shù)據(jù),后續(xù)擴展至3-5萬人規(guī)模。研究發(fā)現(xiàn),中國人與歐美人腦圖表發(fā)育曲線在形狀上存在差異,且差異主要集中在語言、社會認知控制、注意機制等高級功能相關(guān)區(qū)域,基礎(chǔ)功能(如體感運動、視覺、聽覺)相關(guān)區(qū)域發(fā)育曲線則相對平行。
彩巢計劃開啟“十二年再聚首(DLPFC)”
基于早期兒童青少年隊列,研究團隊啟動成年期追蹤研究。原隊列志愿者(6-18歲)經(jīng)過12年隨訪,已成長為18-30歲的成年人(部分已成家立業(yè))。新的隨訪策略從“以兒童為對象”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙约彝閱挝弧保瑢y量范圍擴展至三代人,整合文化與健康評估、社會網(wǎng)絡(luò)測量、腦測量(采用更精準技術(shù))、遺傳基因與生物信息學(xué)測量,以及過去十余年地理與環(huán)境宏觀測量等多維度數(shù)據(jù),旨在探究個體從童年到成年的生活發(fā)展軌跡、腦與行為的關(guān)聯(lián)規(guī)律,以及基因和環(huán)境對大腦的共同塑造作用。
最后,左教授與觀眾進行互動問答。
本次直播中,左教授系統(tǒng)分享了其十余年來參與的多個大型腦科學(xué)數(shù)據(jù)聯(lián)合體項目,從國際千人功能連接組計劃到國內(nèi)各類腦發(fā)育與健康研究隊列,清晰呈現(xiàn)了開放科學(xué)與數(shù)據(jù)共享在推動腦科學(xué)發(fā)展中的核心價值。研究不僅揭示了兒童青少年腦發(fā)育的關(guān)鍵規(guī)律,更凸顯了建立國人專屬腦健康參照體系的重要性,為跨學(xué)科、跨區(qū)域腦科學(xué)研究提供了寶貴的實踐經(jīng)驗與數(shù)據(jù)支撐。未來,隨著數(shù)據(jù)規(guī)模的持續(xù)擴大與研究方法的不斷革新,將進一步深化對腦發(fā)育規(guī)律、基因與環(huán)境交互作用的理解,為腦科學(xué)在教育、醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用奠定堅實基礎(chǔ)。
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