近日，首都医科大学宣武医院赵国光教授团队，联合北京脑中心崔再续研究员团队，在《Nature Communications》期刊上发表了题为“Intracranial electrophysiological and structural basis of BOLD functional connectivity in human brain white matter”的研究论文，该研究发现大脑白质BOLD功能连接与白质SEEG功能连接在各频带范围内高度相关，首次为白质BOLD功能连接提供了颅内电生理和结构基础的证据。北京脑科学与类脑研究中心副研究员黄亚丽、宣武医院神经外科副教授魏鹏虎及北脑博士生徐龙洲为共同第一作者，宣武医院赵国光教授和北京脑科学与类脑研究中心崔再续研究员为文章共同通讯作者。

内容介绍|Overview

功能磁共振成像(fMRI)技术已被广泛用于人脑神经活动的定位，以往的研究主要关注脑灰质功能，而普遍忽略白质的功能信号。最近的研究表明，脑白质的fMRI血氧水平依赖(BOLD)信号在静息态和特定任务态下呈现不同模式，可能与潜在的神经活动有关，且白质BOLD信号的功能连接形成了稳定的网络结构。但白质BOLD功能连接是否反映底层的颅内白质电生理信号的同步及其结构基础尚不清楚。

赵国光教授、崔再续研究员团队长期从事脑成像和颅内脑电的脑网络研究。团队研究分析了16名难治性癫痫患者的多模态脑影像和颅内电极(SEEG)数据，构建了脑白质的颅内脑电(SEEG)功能连接、BOLD功能连接以及基于白质纤维的结构连接，发现了大脑白质BOLD功能连接与白质SEEG功能连接在各频带范围内均高度相关，表明了白质BOLD功能连接具有底层的神经电生理基础，并且白质BOLD功能连接与不同频段下SEEG功能连接呈现正相关，且绝大部分经过多重比较矫正后相关性仍保持显著。进一步分析表明，白质的BOLD和SEEG功能连接均与其结构连接显著相关且在不同被试间表现出稳定的可重复性，证明了功能连接受结构连接约束(图)。

该工作首次为白质BOLD功能连接提供了颅内电生理和结构基础的证据，表明白质BOLD功能连接反映底层的神经元集群局部场电位信号的同步，并受到结构连接基础的限制。研究结果为从白质连接角度研究人类认知及各类神经精神疾病奠定了重要基础。

图 ：BOLD和SEEG白质功能连接的白质纤维结构连接基础

该研究得到了国家自然科学基金(No. 82030037、81871009)和科技创新2030-脑科学与类脑研究项目(2022ZD0211300)等项目资助。范德堡大学丁肇华教授和印第安纳大学于美辰教授对研究提供了帮助。

主要研究者简介

赵国光

主任医师，教授

博士研究生导师

现任首都医科大学宣武医院院长、首都医科大学第一临床医学院院长、国家神经疾病医学中心主任、国家老年疾病临床医学研究中心主任、国家卫健委脑损伤评价与质控中心主任、宣武医院神经外科立体定向与功能性脑病中心主任。赵国光教授长期从事药物难治性癫痫、三叉神经痛、面肌痉挛等颅神经及功能性疾患，以及疑难性脑病立体定向活检/诊疗研究。于2003-2004在意大利米兰大学Niguarda医院癫痫治疗中心研修SEEG与癫痫外科，归国后按照国际标准，建立和培养了一支融合神经外科、神经内科、放射科、神经科学、人工智能与脑机接口相互融合的学科体系。发表文章80余篇，其中单篇最高影响因子72.427分。主持“科技创新2030--脑科学与类脑研究重大项目研究”(资助1.35亿)及其他国家级重点攻关计划4项。主编或主译著作5部。主要学术兼职有：中国医师协会神经外科分会副会长、中国抗癫痫协会副会长、中国卒中协会副会长、国家神经外科手术机器人专家指导委员会主任委员、中国抗癫痫协会立体定向脑电图与定位学专业委员会主任委员、中国认知科学学会常务理事等。

崔再续

北京脑科学与类脑研究中心研究员，博士生导师

曾于北京师范大学脑与认知科学研究院获得博士学位，在宾夕法尼亚大学从事博士后研究。关注脑结构与功能网络组织原则及其在儿童青少年阶段的正常及异常发育规律，以第一/通讯作者(含并列)发表研究于Neuron, Nature Communications, eLife, Biological Psychiatry 等期刊，开发弥散磁共振成像数据处理软件PANDA。入选国家高层次人才青年项目，北京市科技新星，APS Rising star。主持科技部科技创新2030-“脑科学与类脑研究”青年科学家项目。

黄亚丽

博士

2015年6月博士毕业于北京理工大学电子科学与技术专业。2016年11月赴美访学，参与美国范德堡大学影像科学研究所脑白质功能信号研究项目。2021.6-2023.2期间在北京脑科学与类脑研究中心崔再续实验室从事脑影像数据分析，及其在儿童青少年脑发育和脑疾病方面的应用研究工作。研究方向：多维度信号数据的时域、频域和空域处理、特征提取，模式识别和信息挖掘;脑白质fMRI信号分析及在脑发育和脑疾病中的应用。

魏鹏虎

神经外科副教授，国家神经疾病医学中心科研转化部副主任

首都医科大学癫痫临床诊疗与研究中心常委兼秘书，中国抗癫痫协会立体定向脑电图与脑定位学专业委员会秘书、中国抗癫痫协会青年委员、北京医学会神外分会转化医学组委员、“Seizure”、“Frontiers of Neurology”审稿专家，为国家神经外科手术机器人专家指导委员会成员，2018年曾随脑机接口提出者、杜克大学Miguel A. Nicolelis教授研习“脑机接口与脑网络”，入选市“青苗”人才、北京市属高校教师队伍优秀青年人才。主持国自然、北京市自然重点等项目，在Nature communications, Science bulletin, NeuroImage等杂志发表英文论文20余篇，其中，单篇最高IF 20.577分。擅长药物难治性癫痫的诊疗与神经调控，癫痫网络的定量化定位分析、癫痫网络的多模态评估、癫痫连接组学的临床应用。

徐龙洲

北京师范大学心理学-北京脑科学与类脑研究中心联合培养项目在读博士

导师崔再续。本科毕业于山东科技大学应用物理专业，硕士毕业于兰州大学物理科学与技术学院理论物理专业统计物理与复杂系统方向。目前的研究方向是结合颅内脑电记录、直接电刺激以及多模态磁共振神经影像研究大脑的结构-功能关系，研究内容包括：颅内脑电降噪与事件检测，白质BOLD信号与电生理信号的关系，以及通过直接电刺激研究大脑的结构-功能关系。