直播節(jié)選
下面講幾個應(yīng)用的例子。
第一，通過腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜可能會發(fā)現(xiàn)一些新的腦區(qū)。
第二，與抑郁癥有關(guān)。我們發(fā)現(xiàn)男女在調(diào)節(jié)情緒方面使用的是完全不同的網(wǎng)絡(luò)。
第三，腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜可能會給疾病的診斷或治療帶來一些全新的觀點。
第一個應(yīng)用以旁海馬腦區(qū)（late ralparahip pocam palregion）為例。為什么以旁海馬為例呢？主要是因為這個跟老年癡呆有關(guān)。
像心理疾病、AD（阿爾茲海默癥）這樣的精神類疾病，影像到底能在多大程度上幫助醫(yī)生進(jìn)行診斷？這方面的知識實際上非常有限。盡管文章發(fā)了很多，但要應(yīng)用到臨床還是非常困難的。
但旁海馬這個腦區(qū)，包括內(nèi)側(cè)顳葉、腦皮質(zhì)的萎縮可以用于輔助診斷AD。早在2007年，歐盟的指南里就已經(jīng)提到了內(nèi)側(cè)顳葉。旁海馬實際上只是內(nèi)側(cè)顳葉的一小部分。
以前的傳統(tǒng)是將旁海馬分成前層跟后層。基于前層旁海馬和后層旁海馬，又提出了一個所謂的記憶系統(tǒng)。跟前層旁海馬相連的那些腦區(qū)所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)叫前記憶系統(tǒng)；跟后層旁海馬相連的那些腦區(qū)所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)就叫后記憶系統(tǒng)。
關(guān)于模型的提出發(fā)表在《Nat Rev Neurosci》上。這個模型出來以后，很多研究都想借助它解釋一些跟情緒相關(guān)的現(xiàn)象，但實際上沒辦法解釋。所以這樣就提出了非常嚴(yán)格的條件。
而用腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜的思想對旁海馬重新分區(qū)以后，發(fā)現(xiàn)旁海馬不僅有前后兩個分區(qū)，而是至少可以分成前、中、后三個分區(qū)。
經(jīng)過反復(fù)的驗證，從功能連接，到跟海馬從前到后的連接強(qiáng)度、跟內(nèi)嗅皮層從前到后的連接強(qiáng)度等等，發(fā)現(xiàn)這三個腦區(qū)的模式是完全不同的，這就證明了旁海馬有三個分區(qū)。
分出三個分區(qū)的意義就在于，以前的模型要重新改寫，包括旁海馬的連接圖譜都要發(fā)生變化，以前的圖譜就不能再用了。
更重要的是，我們發(fā)現(xiàn)AD病人的旁海馬經(jīng)歷了前、中、后這樣一個漸變的過程。在較早的時候，可能只有最前層開始萎縮，慢慢地往中間的過渡，等老年癡呆以后，整個旁海馬都開始萎縮了。
所以，使用腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜的話，可能可以在很早的時候就發(fā)現(xiàn)這些蛛絲馬跡，而不是等到造成了災(zāi)難性的后果以后才能知道。
這個例子就說明，基于腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜可以去發(fā)現(xiàn)一些從前沒有發(fā)現(xiàn)的腦區(qū)，并且能夠給出一個非常清楚的解釋。
下面再講一下第二個應(yīng)用的例子。
現(xiàn)在抑郁癥病人中，女性要比男性多很多。這是流行病學(xué)調(diào)查的數(shù)據(jù)，誰也不能解釋為什么是這樣的。另一方面，情緒調(diào)節(jié)是抑郁癥最核心的一個癥狀。
那么我們就要問，哪些腦區(qū)或者一個什么樣的腦網(wǎng)絡(luò)是支撐情緒調(diào)節(jié)的？
這個問題到現(xiàn)在并沒有非常清晰的答案。但有一些腦區(qū)跟情緒調(diào)節(jié)有關(guān)是非常明確的。像Amygdala，即杏仁核腦區(qū)，就是跟情緒調(diào)節(jié)有關(guān)的，而且這個結(jié)論非常明確。
那么就以杏仁核為出發(fā)點，計算它跟全腦的連接強(qiáng)度，然后再按照連接強(qiáng)度跟情緒調(diào)節(jié)的分?jǐn)?shù)之間的相關(guān)性，看女性和男性之間是否存在差別。
我們發(fā)現(xiàn)，如果用傳統(tǒng)的圖譜，即把整個杏仁核作為一個腦區(qū)進(jìn)行分析，兩者是沒有差別的。
那么再往前走一步，用新的圖譜把杏仁核分成三個不同亞區(qū)，即centro medial nucleigroup（CM）、late robasal nucleigroup（LB）跟the superficial nucleigroup（SF）。
在這三個亞區(qū)上重復(fù)剛才的過程，即計算這三個亞區(qū)跟全腦的連接強(qiáng)度，再去跟情緒調(diào)節(jié)的分?jǐn)?shù)做相關(guān)性分析，看女性和男性之間到底有沒有本質(zhì)的區(qū)別。我們招募了三百多個大學(xué)生進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)了一個很有意思的現(xiàn)象。
央內(nèi)側(cè)核（C Mof Amygdala）和額上回（Superior frontal gyrus）的連接強(qiáng)度，跟情緒調(diào)節(jié)的分?jǐn)?shù)做相關(guān)性分析以后，在男性里面呈現(xiàn)正相關(guān)，女性里面則呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。
但同樣是中央內(nèi)側(cè)核，它跟島葉（insula）或顳上回（Superior temporal gyrus）這樣一些腦區(qū)的連接強(qiáng)度，跟情緒調(diào)節(jié)的分?jǐn)?shù)做相關(guān)以后，男性里面又變成了負(fù)相關(guān)，女性里面則變成了正相關(guān)。
這也就說明，男性和女性使用了兩個完全不同的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行情緒調(diào)節(jié)。這是非常有意思的一個證據(jù)。
這個例子也說明，如果仍然使用老圖譜，也許什么有意思的結(jié)果都發(fā)現(xiàn)不了。但如果使用新的圖譜，就會發(fā)現(xiàn)類似這樣一個非常有意思的現(xiàn)象。而以前基于老圖譜得出的很多結(jié)論有可能要重寫。
再講一個和診斷有關(guān)的例子。
大家都知道，現(xiàn)在精神類疾病沒有定量的生物標(biāo)志，基本都是靠醫(yī)生的經(jīng)驗對病人進(jìn)行問癥分析，進(jìn)而做出診斷。
而我們通過腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜，提取紋狀體進(jìn)行分析，定義了一個紋狀體功能異常（Functional Striatal Abnormality,FSA）的定量指標(biāo)。
我們基于973項目采集了五年所得到的數(shù)據(jù)，包含了千余例精神分裂癥患者與正常對照的多模態(tài)影像學(xué)數(shù)據(jù)。其中，有七家醫(yī)院，每家醫(yī)院都有大概中等規(guī)模的樣本。而紋狀體功能異常能夠在另外的至少七家醫(yī)院里面非常好地重復(fù)。
可重復(fù)性是能不能形成生物標(biāo)志的最關(guān)鍵的因素。比如說，你發(fā)現(xiàn)了一個精神分裂癥患者與正常對照異常的指標(biāo)，但是無法在不同機(jī)型的機(jī)器上得到重復(fù)性的結(jié)果，那么這個指標(biāo)就是無效的。
現(xiàn)在發(fā)表的大部分研究成果都是在單中心上做出來的，但這個中心得出的結(jié)果，在另外一個中心卻未必能夠重復(fù)。
所以我們第一步就發(fā)現(xiàn)這七個中心都能很好地重復(fù)紋狀體功能異常這個指標(biāo)。接著，基于這個指標(biāo)，可以回過頭來，利用深度學(xué)習(xí)等其他知識去做分類，發(fā)現(xiàn)它是一個能夠很好地將精神分裂癥和正常人區(qū)分開的生物標(biāo)志。病人服用現(xiàn)在常用的藥物進(jìn)行治療以后，其生物標(biāo)志的異常是否減輕？或者一個藥物療程以后，病人的癥狀有明顯的改善，這時的指標(biāo)是否也已經(jīng)往正常水平靠攏？答案是肯定的。
這個例子就說明，可以基于腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜，去尋找一些疾病診斷的生物標(biāo)志。
再講一個跟治療有關(guān)的例子。
現(xiàn)有的證據(jù)證明，對帕金森這類神經(jīng)退行性的疾病來說，藥物治療的意義其實不是特別大。但現(xiàn)在有其他的治療方式，像DBS（Deep Brain Stimulation）就明顯比藥物治療的效果要好。但DBS治療也有副作用，它會導(dǎo)致抑郁、自殺等等。
DBS治療的靶點主要在丘腦底核(subthalamus nucleus，STN)。而丘腦底核可以分成三個不同亞區(qū)，分別跟運動、情緒、社會認(rèn)知功能有關(guān)。如果電極剛好放在跟運動有關(guān)的腦區(qū)，那么治療效果可能就很好。
但是如果放偏了，放在了跟情緒有關(guān)的腦區(qū)，本來帕金森不是情緒障礙，這就等于是來回刺激一個正常的腦組織，就會從正常變成異常，從而導(dǎo)致抑郁、自殺；當(dāng)電極放偏到跟社會認(rèn)知功能有關(guān)的地方，可能就會導(dǎo)致社會認(rèn)知功能障礙。
本來有了腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜以后，以前的那些問題都不是問題了，但就是因為電極放錯了位置，反而導(dǎo)致了新的問題。
所以要如何解決這個電極放置的問題？首先，醫(yī)生要利用腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜找到合適的位置。但光有圖譜，有經(jīng)驗的醫(yī)生可能可以一放一個準(zhǔn)，新醫(yī)生卻未必能放準(zhǔn)。
所以我們希望能夠建造一個手術(shù)機(jī)器人，手術(shù)規(guī)劃好以后由機(jī)器人去放置電極。腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜導(dǎo)航的手術(shù)機(jī)器人（Brain netome Atlas Guided Neurosurgical Robot）。第一款機(jī)器人馬上就要出來了。
注：上述內(nèi)容在征得蔣田仔老師同意后，在不改變原意的情況下進(jìn)行的部分文字整理。
