神外前沿讯,现代神经外科从“微侵袭外科”逐渐转向“精准外科”,旨在最大程度切除大脑病变的同时尽可能保护大脑的各种功能[1]。在精准神经外科手术中,除了需要保护运动、感觉、视觉和听觉等初级功能外,语言、记忆和情感等脑的高级功能也需要保护。
传统神经外科保护脑功能是基于脑功能分离假说:认为大脑不同脑区承担不同功能;而越来越多的证据表明,脑的高级认知功能表达需要多个脑区间相互整合才能实现的。
最近,神经科学家们提出“人脑连接组”(humanconnctom)的概念[2-4],旨在构建和描述人脑功能和结构网络,从而了解大脑的工作机制。近些年人脑连接组学研究发现,人脑在信息传输中的分离和整合处于平衡:内部紧密连接的局部团块形成特定的功能系统,保证了脑网络中的功能分离;不同系统之间通过通过网络的核心节点进行信息交流,实现了全局的功能整合[5]。因此,大脑通过这种功能分离和功能整合两方面的平衡状态实现大脑功能的表达[5-7]。
这种观念上的变革将传统神经外科保护特定的功能区转变到保护不同区域相互连接组成的复杂网络,这为神经外科术前计划制定、术中脑功能保护和术后功能监测等提供全新的视角,有助于理解肿瘤、外伤等脑部疾病和外科手术导致的脑功能改变及代偿机制,从而提高认识和治疗疾病的水平。
现代脑成像和电生理技术及图论的发展为人脑连接组的研究提供了必要的工具和分析方法。多种技术模态可以从宏观尺度上构建人脑连接网络,然后结合图论(graphthory)的复杂网络分析方法,定量分析脑结构和功能网络的拓扑属性,进而理解大脑进行信息处理的工作机制[6,8]。近年来,基于图论分析的人脑连接组学在正常发育、老化和神经精神疾病(如阿尔兹海默病和精神分裂症等)领域得到广泛应用[5,9,10],但是在神经外科中的应用研究仍处于初级阶段。
最近,医院神经外科余新光团队在《中国医学影像学杂志》发表“人脑连接组学在神经外科中的应用研究进展”的综述论文。综述了基于图论分析的人脑连接组学在神经外科领域的工作,尤其是在脑肿瘤、脑损伤、癫痫等患者中的应用,并探讨脑网络分析应用于神经外科领域所面临的挑战以及如何利用神经外科的优势深入参与人脑连接组学研究。
以下是论文全文:
人脑连接组学在神经外科中的应用研究进展作者:张艳阳余新光;作者单位:中国人民医院神经外科北京;通讯作者:余新光E-mail:yuxinguang_
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