2月4日晚,北京师范大学左西年教授做客脑客直播间,系统回顾了其过去十五年参与的多个具有里程碑意义的大型脑科学数据联合体项目,通过梳理从“国际千人功能连接组计划(FCP)”到“中国人脑健康影像联合体”,再到追踪性研究的“中国人彩巢计划”的发展脉络,生动阐释了数据共享与开放科学如何逐步成为驱动现代脑科学研究范式变革的核心引擎。
国际千人功能连接组计划(FCP1000)
2008-2010年,为应对当时脑影像研究样本量小、可重复性存疑的普遍挑战,由全球33家实验室联合,共享了1347个脑影像样本,成为大规模脑影像数据开放共享实践的开端。
该项目的样本数据揭示了人与人之间脑功能的显著差异,推动美国后续推出人脑连接组计划。数据共享不仅为领域节约上亿经费,更形成了独特的研究生态:随着时间推移,非项目初始参与人员成为数据使用的主力,且人数逐年递增。同时,项目也引发了对数据可重复性、方法学争议(如循环论证)等问题的广泛讨论,使脑科学领域成为生命科学中较早直面此类问题的学科。
中国人彩巢计划
2012年底启动筹备,聚焦中美学龄儿童青少年在不同文化背景下脑智发展的差异与共同规律。项目初期在重庆西南大学及周边地区开展数据采集与队列建设,多位老师在志愿者招募与宣讲中作出重要贡献。
基于该队列数据,研究团队发现青春期脑行动网络成熟的关键机制:12岁左右(小升初期),儿童脑功能连接模式发生质的翻转,从体感运动-视觉主导模式转变为体感运动-默认网络主导模式,且这种翻转优化程度与认知发展水平正相关、与社交焦虑水平负相关。其微观机制与下丘脑-垂体-性腺神经内分泌环路触发相关,该环路会削减皮层与外部基础皮层的联系,加强与内部稳定控制相关网络的联系。
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信度与可重复性联合体
2014年发起,主要由国内单位贡献数据,旨在解决功能磁共振成像(fMRI)数据的信度和可重复性挑战。该项目为大数据信息化集成与高效共享提供了示范,获美国国立健康研究院前负责人高度评价,被认为可为美国脑计划神经信息平台建设提供参考蓝图。
十余年发展中,其数据成为脑影像数据方法学研发的基准参考,用于验证新方法的信度、效度与可重复性,同时推动了人工智能在健康领域的应用,促进fMRI与临床诊疗需求结合的基础模型研究,以及跨物种、跨尺度研究中不同技术与学科的融合,使fMRI成为领域研究的“催化剂”与“粘合剂”。
生命周期图表联合体
汇聚全球200多家实验室近十万健康人群脑影像数据(含重复测量数据,总量约12万),年龄覆盖从孕周16周胎儿到100岁老人,旨在建立覆盖全生命周期的脑健康参照标准。但其中中国人数据贡献占比不足2%,凸显建立国人专属脑健康参照体系的必要性。
后由左西年教授团队发起,建立中国人脑健康影像联合体,汇聚全国34个省级区域105家单位的2万余条数据,后续扩展至3-5万人规模。研究发现,中国人与欧美人脑图表发育曲线在形状上存在差异,且差异主要集中在语言、社会认知控制、注意机制等高级功能相关区域,基础功能(如体感运动、视觉、听觉)相关区域发育曲线则相对平行。
彩巢计划开启“十二年再聚首(DLPFC)”
基于早期儿童青少年队列,研究团队启动成年期追踪研究。原队列志愿者(6-18岁)经过12年随访,已成长为18-30岁的成年人(部分已成家立业)。新的随访策略从“以儿童为对象”转变为“以家庭为单位”,将测量范围扩展至三代人,整合文化与健康评估、社会网络测量、脑测量(采用更精准技术)、遗传基因与生物信息学测量,以及过去十余年地理与环境宏观测量等多维度数据,旨在探究个体从童年到成年的生活发展轨迹、脑与行为的关联规律,以及基因和环境对大脑的共同塑造作用。
最后,左教授与观众进行互动问答。
本次直播中,左教授系统分享了其十余年来参与的多个大型脑科学数据联合体项目,从国际千人功能连接组计划到国内各类脑发育与健康研究队列,清晰呈现了开放科学与数据共享在推动脑科学发展中的核心价值。研究不仅揭示了儿童青少年脑发育的关键规律,更凸显了建立国人专属脑健康参照体系的重要性,为跨学科、跨区域脑科学研究提供了宝贵的实践经验与数据支撑。未来,随着数据规模的持续扩大与研究方法的不断革新,将进一步深化对脑发育规律、基因与环境交互作用的理解,为脑科学在教育、医疗等领域的应用奠定坚实基础。
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