近日，北京大學(xué)心理與認(rèn)知科學(xué)學(xué)院、IDG麥戈文腦科學(xué)研究所王茜助理研究員，與首都醫(yī)科大學(xué)三博腦科醫(yī)院欒國明教授、王雄飛博士合作在國際期刊《Cerebral Cortex》在線發(fā)表題為“Periventricular nodular heterotopia is coupled with the neocortex during resting and task states”的研究論文，揭示了異位灰質(zhì)與新皮層功能連接的時空特性，并提出了神經(jīng)元遷移異常后共同發(fā)育的假說。
在人類大腦的發(fā)育過程中，神經(jīng)元在新生期進(jìn)行遷移從而抵達(dá)它們正確的位置。該過程是腦功能發(fā)育的關(guān)鍵之一。神經(jīng)元遷移過程異常可能會導(dǎo)致神經(jīng)元出現(xiàn)在異常位置，如室周結(jié)節(jié)異位（Periventricular nodular heterotopia, PVNH），即在側(cè)腦室壁周圍形成灰質(zhì)結(jié)節(jié)（圖1）。那么，這些遷移失敗的神經(jīng)元是否與新皮層存在功能連接？這是一個有趣但懸而未解的問題。
圖1 灰質(zhì)異位示例
為了回答這個問題，王茜團(tuán)隊利用高時空分辨率腦磁圖技術(shù)，系統(tǒng)地描繪了異位灰質(zhì)與皮層連接的時空特性。團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，在靜息態(tài)下，異位灰質(zhì)和皮層的功能連接主要體現(xiàn)在α和β頻段（圖2A）。并且，無論在頻譜維度（圖2B）還是空間維度（圖2C & D）上，異位灰質(zhì)與皮層的連接模式都與皮層內(nèi)部的連接模式非常相似。該結(jié)果提示，異位灰質(zhì)可能也參與到正常皮層的功能網(wǎng)絡(luò)中。
圖2 異位灰質(zhì)-皮層連接與皮層-皮層連接
此外，結(jié)合腦磁圖和顱內(nèi)腦電圖技術(shù)，團(tuán)隊還發(fā)現(xiàn)在灰質(zhì)異位患者完成視覺任務(wù)時，異位灰質(zhì)區(qū)會對視覺刺激產(chǎn)生視覺誘發(fā)響應(yīng)，且異位灰質(zhì)區(qū)的視覺誘發(fā)響應(yīng)和同側(cè)視皮層的視覺誘發(fā)響應(yīng)有相似的潛伏期（圖3）。此結(jié)果也進(jìn)一步證實(shí)了異位灰質(zhì)與正常大腦皮層具有一定的功能連接。
圖3 異位灰質(zhì)的視覺誘發(fā)響應(yīng)
北京大學(xué)心理與認(rèn)知科學(xué)學(xué)院、IDG麥戈文腦科學(xué)研究所王茜助理研究員與首都醫(yī)科大學(xué)三博腦科醫(yī)院欒國明教授、王雄飛主任醫(yī)師為本文共同通訊作者。北京航空航天大學(xué)心理系高雅玥助理教授與北京大學(xué)生命科學(xué)聯(lián)合中心博士生陳冠鵬為該論文的共同第一作者。北京大學(xué)心理與認(rèn)知科學(xué)學(xué)院方方教授、范德堡大學(xué)醫(yī)學(xué)中心Dario Englot教授以及首都醫(yī)科大學(xué)三博腦科醫(yī)院滕鵬飛醫(yī)師對本文作出重要貢獻(xiàn)。該研究獲得了科技創(chuàng)新2030-重大項目，國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目、面上項目、首都衛(wèi)生發(fā)展科研專項、華南師范大學(xué)腦認(rèn)知與教育科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗室開放課題資助項目、北京智源人工智能研究院、北京市教育委員會科學(xué)研究計劃項目、中科院心理所、浙江省基礎(chǔ)公益研究計劃項目和北京航空航天大學(xué)人文社科青年骨干支持項目的資助。
2022-08-15