科学家3-D映射早产儿的大脑发育

在孕晚期，胎儿的子宫在子宫内快速发育。大脑皮层急剧扩大其表面积并开始折叠。先前的研究表明，这种快速而至关重要的成长是一个个体化的过程，每个婴儿的细节各不相同。

圣路易斯华盛顿大学合作团队的研究测试了一种新的3-D方法，该方法可能会导致产生新的诊断工具，这些工具将精确地测量孕晚期的婴儿的大脑生长和折叠模式。

该发现于3月5日在线发布在PNAS上，可能有助于对早产儿的发育障碍发出早期警报，这可能会影响他们的晚年生活。

“人们的大脑真正有趣的事情之一是它们是如此不同，却又如此相似，”工程与应用科学学院机械工程学教授Lilyan&E. Lisle Hughes的Philip Bayly说。“我们都有相同的组成部分，但是我们的大脑褶皱就像指纹：每个人都有不同的模式。了解折叠的机械过程-当它发生时-可能是检测未来大脑发育问题的一种方式。”

工程学博士生Kara Garcia与圣路易斯华盛顿大学医学院的合作者合作，访问了神经病学副教授Christopher Smyser和他的儿科神经影像学团队扫描的30位早产儿的磁共振3-D脑图像。 。在大脑迅速扩张的时期(通常在28到30周内)，每个婴儿都要扫描2至4次。

Bayly，Garcia和他们的同事(包括伦敦帝国理工学院和伦敦国王学院的教职人员)使用一种新的计算机算法，获得了同一婴儿的新旧皮质皮质重建之间准确的点对点对应关系。研究小组从每对表面计算出了精确的皮层扩张图。然后，研究人员使用最小能量方法比较了不同时间的大脑表面，从而发现了婴儿大脑折叠模式的细微差异。

贝利说：“从物理角度来看，最低能耗方法是最有可能的方法。”“当我们从MR图像获取表面时，我们不知道较旧表面上的哪些点与较年轻表面上的哪些点相对应。我们认为，由于自然是有效的，所以最有可能的对应关系是在表面界标之间产生最佳匹配的对应关系，同时将大脑在成长过程中必须变形的程度降至最低。

“当您使用这种最小能耗方法时，您会在分析中消除很多噪音，而出现的是以前隐藏在数据中的这些细微增长模式。我们不仅可以更好地了解这些发育过程的整体情况，而且医生应该希望能够评估单个患者，研究他们的大脑发育模式并弄清楚其追踪方式。”

这是一种测量工具，在诸如早产儿面临各种挑战的新生儿重症监护病房等地方，可能被证明是无价的。了解一个人的大脑发育的精确模式也可以帮助医生在患者一生中做出诊断。

贝利说：“您还会在生活中出现自闭症和精神分裂症等以后出现认知问题的人群中发现折叠异常。”“有可能，如果医学研究人员更好地理解折叠过程以及发生错误或不同之处的原因，那么他们可以对导致这些问题的原因有更多的了解。”

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