这篇文档属于类型a，是一篇关于人类大脑皮质形态相似性网络（morphometric similarity networks）跨生命周期研究的原创性学术论文。以下是详细的学术报告：
主要作者及发表信息
本研究由Xinyuan Liang、Lianglong Sun、Mingrui Xia等来自北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室（State Key Laboratory of Cognitive Neuroscience and Learning, Beijing Normal University）的团队主导，并联合全球141个扫描站点的多中心合作完成。论文于2025年10月1日发表在期刊Neuron（第113卷，1-21页），标题为《Dissecting Human Cortical Similarity Networks Across the Lifespan》。通讯作者为Yong He（邮箱：yong.he@bnu.edu.cn）。
学术背景
研究领域：神经科学、脑网络发育、多模态神经影像学。
研究动机：人类大脑皮质的形态学特征（如皮质厚度、表面积、折叠程度等）在生命周期中呈现复杂的动态变化，但以往研究多局限于特定年龄段（如胎儿期、青春期或成年期），且样本量较小（通常<2000人），导致结果不一致。此外，形态相似性网络（morphometric similarity networks）与功能网络、代谢及基因表达的关联尚不明确。
研究目标：
1. 绘制0-80岁人类大脑形态相似性网络的发育轨迹；
2. 揭示感官皮质（sensory cortices）与联合皮质（association cortices）的发育差异；
3. 探究形态网络与功能、代谢及基因表达的关联；
4. 建立基于形态网络的个体化评估模型，用于脑疾病（如阿尔茨海默病、抑郁症、自闭症）的临床检测。
研究流程与方法
1. 数据收集与预处理
- 研究对象：33,937名健康参与者（0-80岁），来自多中心数据库（如ADNI、MCADI等）。
- 影像数据：
- 结构MRI：提取5种皮质形态特征（皮质厚度CT、表面积SA、灰质体积Vol、平均曲率MC、沟深SD）；
- 功能MRI：32,887名参与者的静息态数据用于分析形态-功能耦合；
- PET代谢数据：165名成年人（20-82岁）的脑代谢指标（有氧糖酵解AG、脑血流量CBF等）；
- 基因表达数据：Allen人脑图谱中6名捐赠者（24-57岁）的转录组数据。
- 质量控制：采用严格的质量控制流程（如Euler数校正、站点效应校正）。
2. 形态相似性网络构建
- 方法：采用MIND（Morphometric Inverse Divergence）算法（一种基于多特征分布差异的网络构建方法），计算318个脑区之间的形态相似性，生成个体化网络。
- 创新点：MIND方法比传统单特征网络更能反映细胞构筑类别（cytoarchitectonic classes）和轴突连接。
3. 生命周期建模与分析
- 统计模型：使用广义加性模型（GAMLSS）拟合网络指标的年龄变化曲线，校正性别、扫描站点等混杂因素。
- 分析层次：
- 全局水平：模块化（modularity）、小世界属性（small-worldness）等拓扑指标；
- 细胞构筑类别水平：7类皮质区（如初级感觉PS、联合皮质AC2等）的组内/组间连接变化；
- 区域水平：形态相似性强度（MSS）的空间分布与发育速率。
4. 多模态关联分析
- 形态-功能耦合：计算形态网络与功能网络的边缘相关性；
- 形态-代谢耦合：通过PET数据验证MSS与代谢需求的空间关联；
- 形态-转录组耦合：利用偏最小二乘回归（PLS）将基因表达谱与MSS发育速率关联。
5. 临床应用验证
- 疾病队列：1,202名患者（阿尔茨海默病AD、抑郁症MDD、自闭症ASD）；
- 方法：基于健康人群的 normative model 计算患者个体的网络偏差（z-score），并通过机器学习预测临床评分。
主要结果
全局网络发育：
- 模块化与小世界属性：从出生到成年早期（约34岁）逐渐增强，支持“分离-整合平衡”的优化。
- 长/短程连接：短程连接在生命前30年显著增强，长程连接在青春期（12.3岁）达到峰值后下降。
细胞构筑特异性：
- 感官皮质（PS/PSS）：形态分化增强（相似性降低）；
- 边缘旁皮质（IC/LB）：相似性持续增加至成年早期；
- 联合皮质（AC1/AC2）：维持稳定的枢纽角色。
多模态关联：
- 功能耦合：青春期（12.3岁）达峰后下降，感官区耦合强于联合区；
- 代谢关联：MSS与有氧糖酵解（AG）显著相关（r=0.30–0.61），提示高代谢需求支撑网络枢纽；
- 基因表达：MSS发育与突触信号（synaptic signaling）、神经投射发育相关基因富集。
临床应用：
- AD患者：71%表现出极端网络偏差，预测认知评分（MMSE）的准确性较高（r=0.37）；
- MDD/ASD：偏差程度较低且异质性更强。
结论与意义
- 科学价值：首次系统性揭示人类形态网络的跨生命周期发育规律，填补了从出生到老年的研究空白；
- 理论贡献：提出“感官-联合皮质发育分化”模型，为脑网络演化提供新视角；
- 应用价值：基于形态网络的个体化评估模型为脑疾病早期诊断提供量化工具。
研究亮点
- 超大样本：覆盖33,937人（0-80岁），解决既往研究样本不足的问题；
- 方法创新：MIND算法提升网络构建的生物学有效性；
- 多模态整合：首次联合形态、功能、代谢、基因四维度数据；
- 临床转化：建立首个形态网络生长图表（growth chart），推动精准医学应用。
其他价值
- 数据共享：所有代码与处理流程已开源（Zenodo DOI: 10.5281/zenodo.15662487）；
- 专利保护：相关技术已申请专利（202411715325.8）。