孤独症谱系障碍脑影像学表征异质性的研究

Autism spectrum disorder (ASD) is a neurodevelopmental disorder with considerable neuro anatomical and functional heterogeneity. It has serious influence on the health of children. The heterogeneity of ASD hinders the exploration of the neuro-mechanism of ASD and the development of neuro-image biomarker of ASD. The project aims to study the heterogeneity of neuro-image of ASD, and construct ‘Brain Dimension’ model of brain structure and function of ASD to explore the individual difference between ASD individuals. The major contents are: 1) To explore the brain structure and function of ASD at individual level; 2) Base on the atypical brain structural and functional pattern of ASD individuals, we’ll construct the dimensional model of brain structure and function of ASD, and make the quantitative description of brain atypical pattern of ASD individuals; 3) Using pattern recognition technology, we’ll construct a classification model to divide ASD and healthy controls. Based on these studies, we could obtain the neuro-image biomarker of ASD at individual level and help to explain the complex neuro-mechanism of ASD.

孤独症谱系障碍是一组异质性神经发育障碍，严重影响儿童健康。其行为症状及病理因素的异质性阻碍了对其神经机制的探索及客观神经影像学标记物的发展。本项目拟采用无创的多模态磁共振脑影像技术，针对孤独症谱系障碍大脑神经影像学表征异质性这一科学问题，构建能表征孤独症谱系障碍患者脑功能结构异常模式个体差异的“脑维度”模型。并探索患者脑异常维度与其临床行为症状的关联，为孤独症谱系障碍临床诊断与评估提供科学指导。主要内容包括：1）个体水平上探究孤独症谱系障碍人群脑结构功能异常模式；2）基于个体水平患者脑结构功能异常模式，构建组水平患者脑结构功能异常维度模型，定量描述患者个体在不同脑维度的异常水平；3）基于患者个体不同模态“脑维度”异常水平，发展多模态脑影像模式识别技术，构建孤独症谱系障碍/正常对照分类模型。在此基础上建立描述该疾病的个体水平神经影像学标记物，从而深入理解孤独症谱系障碍的异质性神经病理学机制。

本项目针对孤独症谱系障碍脑结构功能异常模式这一科学问题，发展新的多模态脑影像学分析方法，全面探究孤独症谱系障碍脑神经病理机制。项目主要成果包括：1）提出了基于非负自编码人工神经网络的脑影像“脑维度”分析方法，为神经精神类疾病构建异常脑结构功能的“维度”模型提供方法学基础；2）提出了功能连接最优频率以及灰质-白质功能协变连接指标，揭示了孤独症谱系障碍核心症状的相关神经病理机制；3）提出了脑影像学“脑年龄”分析方法系统性误差的矫正方法，为精确评估患者脑结构功能发育水平提供帮助。在项目支持下，课题组在Cerebral Cortex，Human Brain Mapping，Autism Research等学术期刊发表和录用SCI论文17篇；培养硕士研究生4名；课题组成员积极参与相关领域国内外主流会议，完成项目预期研究成果。