인간 신경다발 확률적 연결성 맵 Neuroimage 게재

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우리 연구실에서 이동하 박사(현재 뇌 연구원)와 박해정 교수팀은전체 인간 뇌 백질에 대한 연결 분포 맵에 대해서 최근 분야 1위 저널인 Neuroimage 에 출간하였습니다.

 

 

뇌의 백질은 피질 및 피질하 뇌 시스템을 연결하는 신경 섬유로 구성됩니다. 회백질의 접힌 벽으로 둘러싸인 좁은 공간 내에서 많은 신경 집단의 상호 연결이라는 측면에서 복잡성을 고려할 때 뇌는 특정 방식의 구조화된 배선이 필요합니다. 접근 가능한 방식으로 배선의 3차원 구성을 탐색하기 위해 각 복셀이 배선을 매개하는 피질 분포에 따른 백질의 복셀 수준 배선 패턴에 중점을 두었습니다. 우리는 Human Connectome Project에서 100개의 확산 영상 데이터의 확률적 트랙토그래피를 사용하여 전체 백질 복셀에서 360개의 피질 영역으로의 복셀 방식 연결 분포 맵을 구성했습니다. 그런 다음 인구 연결 분포 맵을 사용하여 최대 및 두 번째 최대 피질 연결 레이블과 피질 연결 밀도의 국소 기울기 및 엔트로피 측면에서 백색질 복셀에서 섬유 다발의 공간적 조직을 탐색했습니다. 우리는 현재 연구에서 대부분 소개 된 내부 캡슐, 외부 캡슐, 뇌량, 대상 번들 및 uncinate fascicles를 포함하여 가장 대표적인 백질 영역에 대한 지배적 인 피질 연결 레이블, 국소 기울기 및 연결 엔트로피를 제시했습니다. 이러한 주요 영역은 개별 복셀에 대한 연결 분포의 그라데이션 구성을 보여주었습니다. 전체 뇌 연결 분포 맵에 반영된 이 조직화된 패턴은 백질의 물리적 공간 내에서 전체 뇌의 배선을 최적화하도록 설정할 수 있습니다.

 

https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2022.119167

 

 

 

 

 

The white matter in the brain is composed of neural fibers that wire the cortical and subcortical brain systems. Considering the complexity in terms of interconnections of many neural populations within the narrow space surrounded by the folding walls of the gray matter, the brain requires a certain way of structured wiring. To explore the three-dimensional organization of wiring in an accessible manner, we focused on voxel-level wiring patterns in the white matter according to cortical distributions in which each voxel mediates the wiring. We constructed a voxel-wise connection distribution map from the whole white matter voxels to 360 cortical regions using probabilistic tractography of the 100 diffusion imaging data in the Human Connectome Project. We then explored the spatial organization of the fiber bundles at the white matter voxels in terms of the maximal and second maximal cortical connection labels and the local gradient and entropy of cortical connection density using the population connection distribution map. We presented dominant cortical connection labels, local gradient, and connection entropy for the most representative white matter regions, including the internal capsuleexternal capsulecorpus callosumcingulum bundle, and uncinate fascicles, most of which were introduced in the current study. Those major tracts showed a gradient organization of connection distributions for individual voxels. This organized pattern, as reflected in the whole brain connection distribution map, could be established to optimize wiring in the entire brain within the physical space of the white matter.