科技工作者风采(之三)|国际组织(OHBM)青年领导人左西年

日期:2018-05-30  浏览次数:376

   近日,中国生物物理学会会员、中国科学院心理研究所左西年研究员当选为国际人类脑图谱学会(The Organization for Human Brain Mapping, OHBM)理事会成员,并担任程序委员会主席(Program Committee Chair),成为担任该职务的首位中国学者。

   OHBM是全球脑图谱研究领域最具影响力的学会,拥有3000多名正式注册会员。自其成立23年来,在运用神经影像学探索人类脑智、推动脑图谱技术的临床医学应用领域起到了引领作用,历任理事会成员在国际脑科学领域都具有杰出的学术影响力。

左西年研究员

   左西年,2005年于北京师范大学数学科学学院获博士学位,现任中科院心理研究所研究员、磁共振成像研究中心主任、脑与心智毕生发展研究中心(CLIMB)主任、中国科学院大学心理系毕生发展心理学教研室主任,主要研究领域为人脑成像图谱计算方法学及其应用。获首届中源协和生命医学创新突破奖(2016)、北京市科学技术奖二等奖(2017)及中国科学院领军人才研修项目(2018)资助。
   
   儿童脑发育研究具有重大战略意义:一方面,了解健康儿童脑智发育的一般规律,可为教育教学提供科学的证据和指导;另一方面,流行病学调查显示:精神障碍类疾病首次起病集中于儿童时期(其中一半患者在14岁前发病)。因此脑发育研究对于揭秘儿童脑智发育的一般规律、解读精神疾病的病因学机制都至关重要。

   作为人脑神经成像和宏观图谱绘制技术,磁共振影像(MRI)因无创、非侵入、定位精度高,在儿童脑发育研究方面具有天然优势。左西年以基于MRI的人脑连接组发育影像学为核心,在人脑功能连接组影像学及其重测信度(重测信度,即在多次测量之间要具有一致性和可信性)领域开展了享有国际声誉的系列工作。

   1.  领衔发起了“国际信度和可重复性联盟(CoRR)”。

   
作为学数学出身的“外行”,左西年从数据入手,发现对大脑发育研究来说,如果仅凭一个团队甚至一个国家之力是不行的,因为一是样本量少,二是重复性验证能力不足。于是他带领团队开展了系列实证研究来验证人脑图谱影像学技术的重测信度,并整合起全球36个国际机构的1万余个大脑样本,建立了“国际信度和可重复性联盟(CoRR)”,成为中国领衔发起的首个国际神经影像大数据计划的联合奠基人和总负责人。

   Nature旗下数据期刊Scientific Data发表了CoRR大数据,并据此推出了《人脑磁共振成像可重复性》专题。在Nature推出的青少年科学专题中,来自美国耶鲁大学的研究团队在综述中特别指出包括CoRR在内的神经影像大数据(图1)对于预测健康脑发育及其临床异常的重要性。团队在Neuroscience & Biobehavioral Reviews发表评述,提出“脑影像大数据共享框架”和“脑发育影像学标记物选择规范”。美国NIMH前所长Insel博士评价CoRR“如同美国人脑连接组计划,CoRR将对美国的BRAIN计划产生影响,其数据共享信息化平台将为BRAIN的数据共享提供参考蓝图”。国际脑功能成像界学术领军人物,斯坦福大学Poldrack教授,撰文强调CoRR对于神经影像可重复性研究的重要性,认为CoRR将成为人脑图谱影像学领域的方法学可重复性测试基础数据和平台。目前国际上大量脑图谱研究团队均基于CoRR开展信度提升的方法学研究。


图1 全球脑发育大型神经影像数据的国家分布(蓝色)

   2. 绘制人脑连接组毕生发展轨线,是大型脑智毕生发展计划“中国彩巢计划(CCNP)”的奠基人,完成了首个健康学龄儿童脑发育混合队列“成长在中国”。

   
通过综合运用多模态MRI、荟萃分析、心理行为实验和数学建模,左西年团队绘制了人脑功能网络的形态发育曲线,揭示了顶叶记忆网络的随龄发展规律,促成学界发现了“顶叶记忆网络”。他还建立了国内首个学龄儿童脑智发育五年队列“彩巢计划-成长在中国”

   左西年团队关于人脑连接组毕生发展规律的系列成果,已被写入5部国际发展和教育专著, Cell旗下Trends in Cognitive Sciences发表综述文章介绍大型脑智发展队列“中国彩巢计划”。在队列建设过程中,团队共主办了3次国际人脑发育会议,推出了3期脑发育影像学有关的学术专刊,应邀撰写多篇领域综述,成立了“脑智毕生发展研究中心”,提出了“发展群体神经科学”这一新学科领域。

   3、揭示了儿童青少年精神分裂症的脑连接组易感模式。

   
易感模式,是指在发育过程中,与健康孩子相比,病人所表现出的易于被疾病所感染的相关高风险模式。通过与临床开展的长期紧密合作,左西年团队积累了首发未服药的早发精神分裂症病例,建立了人脑功能影像大数据并据此研发和筛选出稳定可靠的连接组功能影像标记物,从而揭示出“精神分裂症的脑发育病因学机制与人脑连接组特定易感模式有关”。具体表现为:基本感知觉网络内部和半球连接发育迟滞,其与高级认知网络之间长距离连接发育异常。这不仅为精神分裂症的失连接假说提供了独立于药物和发病期影响的神经影像证据,也为精神分裂症神经发育障碍假说提供了认知功能发育失调的连接组学证据。

   左西年团队这一易感发育模式在短时间内被国内外多个实验室独立重复。挪威奥斯陆大学的研究团队(Schizophrenia Bulletin 2015, 41: 1326-35)及NIMH同期研究(Brain 2016, 139: 276-91)都重复了这一易感模式。英国纽卡斯尔大学欧洲脑发育计划负责人Kaiser教授在其综述(Trends in Cognitive Sciences 2017, 21: 703-17)中,选用这一易感模式作为人脑连接组发育异常的典型案例。美国NIH儿童精神病学研究团队评价“这一易感模式是迄今为止探索了早发和晚发病人功能连接差异的唯一研究”。

   当前精神病学研究的挑战性之一,体现在临床病例的巨大异质性。左西年团队上述基于影像组学的研究框架,为解决这一挑战提供了解决方案。来自美国匹兹堡大学、费城大学和约翰霍珀金斯大学的研究团队(Biological Psychiatry 2017, 81: 347-57),评价这一框架和连接组易感模式研究结果表明“可基于生物学进行疾病亚型分组并预测功能、神经生物和临床测量”。这一生物数据驱动的精神疾病亚型分组方法,也启发了基于其它表型进行疾病亚型的研究,推动了影像组学在精神疾病研究中的进展,有望促进精神疾病当前临床实践来突破传统DSM标签诊断带来的局限性(Biological Psychiatry 2017,81: 484-94)。

   左西年团队现已在领域主流期刊Trends in Cognitive Sciences、Neuroscience & Biobehavioral Reviews、Journal of Neuroscience、Cerebral Cortex、NeuroImage、Human Brain Mapping等发表SCI论文100余篇,其中16篇为ESI Top1%高被引论文。左西年也于2017年入选ESI神经科学与行为科学领域“全球高被引学者”(该领域全球共有187位科学家入选,中国入选的学者有3位)。

   左西年研究员将应邀参加于2018年6月份在新加坡举行的OHBM 2018年会(点击https://www.humanbrainmapping.org/i4a/pages/index.cfm?pageID=3821或“阅读原文”可见),分别担任学会教育培训课程(Education Course)讲师和“建模与分析方法(Modeling & Analysis Methods)”会议环节主席(Session Chair)。