超高分辨率多模态MRI密集标注的整体结构脑图谱

活体人脑的新地图

当医生和科学家查看脑部影像时，他们依赖参考地图——“图谱”——来理解所见内容。本文介绍了一种新型脑图谱，它由异常清晰的MRI扫描构建，并将多方面的专家知识整合为一张详尽、易用的地图。与现有大多数图谱相比，它提供了更清晰的活体人脑图像，有助于更早检测脑部疾病并更精确地研究这些疾病。

为什么脑图谱很重要

脑图谱像是心智的地理地图。它们将大脑划分为可识别的区域，为每个区域提供标准位置，并使来自不同个体或不同医院的扫描可以互相比较。如今，这类地图指导脑外科手术、帮助研究人员研究阿尔茨海默病或帕金森病等疾病如何改变脑结构，并支持将多个研究组数据合并的大规模研究。然而，大多数现有图谱在细节上有所局限，常常只关注单一类型的MRI图像，因此对小脑区的细微变化可能会被忽略。

构建更清晰的大脑图像

作者创建了一个名为holiAtlas的新图谱，基于75名健康年轻成人的MRI扫描。与标准脑图常用的1毫米立方体不同，他们在每个方向上实现了八倍更细的分辨率，从而能够看到更小的特征。他们使用了三种不同类型的MRI图像，每种强调不同组织，并且通过在另一个数据集上训练人工智能模型生成了一种特别适合深部脑结构的特殊图像。所有扫描都经过仔细清理、对齐到同一空间，并反复平均和精炼，以使最终图像既清晰又能代表典型的年轻成年人大脑。

将多种专家工具合并到一个图谱中

为了把图像变成带标签的地图，团队并非从零开始。他们借助了七种最先进的软件工具，每种工具专长于特定脑区，例如小脑、海马、下丘脑、脑干或大脑表面的褶皱。这些工具自动将大脑划分为数百个子区域。作者随后使用先进算法和细致的人为审查纠正了系统性错误——例如把血管错误标记为脑组织。他们解决了不同工具间的冲突，应用解剖规则以保持标签一致性，并填补空白，使颅内的每一部分都有意义的标注。

从整体大脑到微小部分

完成的图谱识别出350个微小子区域，这些子区域可归并为54个较大结构，进而归入九类广泛的组织类型，最终覆盖整个颅内体积。这种“可缩放”结构让用户根据需要选择细节层级——从全脑研究到对特定深部核团的聚焦分析都可以。关键在于，所有这些标签都基于在3特斯拉常规非侵入性MRI中实际可见的结构，使该图谱可直接应用于许多医院和研究中心，而无需使用特殊扫描仪或尸检组织。

这对脑健康可能意味着什么

由于holiAtlas比大多数现有基于MRI的图谱更清晰且划分更细，它可能揭示某些子区域的细微变化，从而更早地指示疾病。例如，在阿尔茨海默病早期，仅海马和杏仁核的特定部分会萎缩，而帕金森病则影响某些特定的深部核团。拥有一张关于活体健康大脑这些区域的详细、标准化地图，为发现此类变化提供了强有力的参考。该图谱免费提供，可用于开发更好的分析软件、指导机器学习工具并支持教育——将我们更进一步地带向理解并最终治疗大脑的诸多疾病。

引用: Manjón, J.V., Morell-Ortega, S., Ruiz-Perez, M. et al. Ultra-high resolution multimodal MRI densely labelled holistic structural brain atlas. Sci Rep 16, 9457 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40186-2

关键词: 脑图谱, MRI, 神经影像学, 神经疾病, 大脑映射