日前，中國(guó)科學(xué)院心理研究所中科院行為科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室左西年研究組在國(guó)內(nèi)多學(xué)科交叉綜合性期刊Science Bulletin 上撰文全面介紹其團(tuán)隊(duì)歷時(shí)4年多研發(fā)的“人腦連接組計(jì)算系統(tǒng)”（Connectome Computation System：CCS）。作為同期創(chuàng)刊號(hào)文章，國(guó)際腦連接組學(xué)領(lǐng)域著名學(xué)者Olaf Sporns教授撰寫“研究亮點(diǎn)（Research Highlight）”評(píng)述該“計(jì)算系統(tǒng)”。
當(dāng)前，世界各國(guó)陸續(xù)推出各種“腦計(jì)劃”，這些腦計(jì)劃都有宏大的目標(biāo)。但是，除了理論和技術(shù)的巨大挑戰(zhàn)外，一個(gè)基本的挑戰(zhàn)是“如何滿足腦連接組學(xué)研究對(duì)大量神經(jīng)科學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行高效、穩(wěn)定、可重復(fù)處理和分析的要求？”借鑒基因組學(xué)的發(fā)展，解決的思路是提供一個(gè)易于使用的整合計(jì)算平臺(tái)系統(tǒng)。當(dāng)前，CCS的測(cè)試版本主要用于處理宏觀尺度上的人腦多模態(tài)磁共振影像（MRI）數(shù)據(jù)，包括對(duì)結(jié)構(gòu)形態(tài)圖像、靜息態(tài)功能磁共振圖像和結(jié)構(gòu)彌散張量圖像的“清理和預(yù)處理”、“個(gè)體連接組圖譜繪制和挖掘”、“基于數(shù)據(jù)的知識(shí)探索”三大等級(jí)模塊（圖1）。通過(guò)將矩陣論中“稀疏矩陣分塊計(jì)算算法”和“現(xiàn)代腦科學(xué)中人腦連接組功能模塊劃分圖譜”進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，CCS實(shí)現(xiàn)了高性能的人腦功能連接組計(jì)算（圖2）。在此基礎(chǔ)上，CCS對(duì)于連接組計(jì)算的“質(zhì)量控制”、“重測(cè)信度和可重復(fù)性”、“可視化”設(shè)計(jì)了各自的功能模塊。該研究組使用CCS進(jìn)行了人腦功能網(wǎng)絡(luò)畢生發(fā)展軌線的初步建模：基于來(lái)自316名健康被試國(guó)際公開畢生發(fā)展（6-85歲）多模態(tài)影像數(shù)據(jù)，通過(guò)國(guó)際衛(wèi)生組織（WHO）常模建模方法，將人腦七大功能網(wǎng)絡(luò)的皮層厚度（圖3）、表面積（圖4）、隨著年齡的變化軌線繪制了出來(lái)。該文章旨在向腦科學(xué)研究領(lǐng)域介紹一個(gè)計(jì)算系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)“基于神經(jīng)影像大數(shù)據(jù)”和“多學(xué)科交叉方法”的“探索腦科學(xué)”框架，推動(dòng)“數(shù)據(jù)?知識(shí)?應(yīng)用”的轉(zhuǎn)化。
CCS將于1月底向全世界研究人員公開，并保持開源社區(qū)（又稱開放源代碼社區(qū)）推動(dòng)的開放研發(fā)模式，保持最大程度上對(duì)新技術(shù)和新方法的開放性和整合性。CCS的開發(fā)工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、中國(guó)科學(xué)院和國(guó)家科技部等項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)資助。
相關(guān)文獻(xiàn)：
1、Xu T, Yang Z, Jiang L, Xing XX, Zuo XN*. A Connectome Computation System for discovery science of brain. Sci Bulletin. ; In Press.
2、Sporns O*. Enabling discovery science in human connectomics. Sci Bulletin. ; In Press.
圖1. 連接組計(jì)算系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖
圖2. CCS內(nèi)置快速連接組計(jì)算算法示意圖
圖3. 人腦功能網(wǎng)絡(luò)皮層厚度畢生發(fā)展軌線
圖4. 人腦功能網(wǎng)絡(luò)皮層表面積畢生發(fā)展軌線
本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/gaozhong/772082.html
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