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该综述聚焦扩散磁共振成像（dMRI）纤维束成像技术，探讨其在灵长类跨物种神经解剖比较中的应用，涵盖白质连接变异性、物种间同源脑区与纤维束映射、从非人类灵长类（NHP）到人类的解剖学原理转化及纤维束成像技术验证等内容，为脑网络演化及疾病研究提供新视角。
白质连接的关键作用与神经变异性
长距离白质（WM）连接虽仅占脑内神经元连接总数的一小部分（<10%），但其整合功能对脑功能至关重要。白质连接的组织复杂，区域间的外在连接具有高度个体变异性，形成个性化脑回路。这种神经变异性为个体化脑功能提供了解剖学基础，也是病理导致连接中断时临床症状和功能障碍变异的基础。白质束的微观和宏观结构特征差异与治疗反应和恢复差异相关。
神经变异性还与进化相关，近期经历进化改变的脑区，其连接模式的个体变异性更高。与非人类灵长类相比，人类近期适应的脑区更易患人类特有的疾病，如精神分裂症。因此，绘制连接及其个体变异性和跨物种进化图谱，可深入了解脑功能和功能障碍。
扩散 MRI 纤维束成像的跨物种应用
扩散 MRI 纤维束成像为跨个体和跨物种绘制白质连接提供了独特机会。该综述概述了如何利用纤维束成像进行人类和非人类灵长类的比较神经解剖学研究，重点介绍融合信息以增强和转化非人类灵长类到人类的神经解剖学原理，以及比较时发现纤维束成像与动物有创神经解剖学研究数据的成功和失败模式，推动技术发展。
跨物种比较神经解剖学研究进化
灵长类神经解剖学的大部分知识来自动物示踪剂注射研究，猴脑常被用作人类脑模型。因此，脑连接的比较研究至关重要，可将非人类灵长类研究结果与人类解剖学联系起来，研究进化轨迹。纤维束成像为跨物种识别和绘制同源白质束提供了独特可能。例如，有研究利用猕猴和人类脑的扩散 MRI 数据，发现人类弓状束有显著的颞叶投射，而在非人类灵长类中该投射较小或不存在；还有研究通过纤维束成像在猕猴、黑猩猩和人类脑中双侧绘制弓状束，提出其显著的左右不对称性（仅在人类中发现）与语言能力相关。此外，有研究通过纤维束成像重建人类和三种猴类的多个同源束，发现人类额叶连接比例更高（按总白质体积标准化后）。
纤维束成像还可基于脑区连接模式的相似性识别跨物种同源皮质区。脑区与其他区域或白质束的外在连接模式独特且与功能相关，纤维束成像可提供这些连接模式的替代指标，即脑区相对于一组白质束的纤维束成像指纹。若在不同物种中重建相同的白质束集合，即可比较不同物种脑区的纤维束成像指纹，并基于指纹相似性识别同源脑区。多项研究提出了重建人类和非人类灵长类共有的白质束核心的纤维束成像协议，进而可估计所有区域相对于同一组白质束的纤维束成像指纹，为比较提供共同空间。纤维束成像指纹的相似性可用于跨物种识别全脑趋同（如同源区）和趋异（如近期经历进化改变的区域），甚至可作为无几何变形场来跨物种转换标量图。相同原理可更广泛地应用于几何多样的脑，如成人和新生儿人类脑，从而在脑连接的神经发育时间尺度上同时绘制进化图谱。这些技术进展有助于改进人类疾病的动物模型，并将动物的机制发现转化为人类应用。
从非人类灵长类到人类的白质组织原理学习与转化
纤维束成像方法可与化学示踪或解剖等经典神经解剖学工具结合，学习和转化非人类灵长类到人类的白质组织原理。有研究设计了在猕猴和人类脑中重建顶叶束的纤维束成像协议，并利用解剖来指导和验证这些协议；还有研究利用猴子的示踪剂证据开发人类纤维束成像协议，以重建额顶连接的不同节段，随后用于研究视觉空间注意的解剖学基础。在猕猴腹侧前额叶皮层不同部位注射化学示踪剂，揭示了通过胼胝体膝部和内囊的腹侧前额叶皮层连接的地形组织，内侧腹侧前额叶皮层通过胼胝体下部区域投射，而外侧腹侧前额叶皮层投射到胼胝体上部区域，这些地形通过非人类灵长类纤维束成像重建并转化为人类纤维束成像（人类无法进行化学示踪）。示踪剂揭示并经非人类灵长类纤维束成像证实的类似地形组织，使人类内囊前肢可划分为携带不同前额叶皮层区域纤维的不同亚段。其他多项研究不依赖地形，而是将猕猴脑（从示踪剂已知）的连接模式转化为人类体内纤维束成像，如利用纤维束成像区分人类顶叶皮层的三个区域，并复制非人类灵长类脑已知的连接模式，类似思路已应用于颞顶联合区和背侧额叶皮层。这种原理和神经解剖学模式的转化对于通过将这些通路的疾病异常与特定连接相关联来理解人类病理，以及为干预和治疗提供靶点具有重要意义。
灵长类脑纤维束成像的验证
尽管扩散 MRI 纤维束成像能够进行非侵入性、全脑和大规模探索，但其准确性可能因间接和宏观性质而面临挑战。纤维束成像方法可受益于先前的解剖学知识和指导，这些知识可通过灵长类脑的不同模态获得。非人类灵长类脑的连接解剖学为验证和优化适用于人类脑的纤维束成像算法和协议提供了试验台。具体而言，可利用从互补的有创成像方法（化学示踪剂、显微镜、组织学）获得的大量非人类灵长类数据，将其与从扩散 MRI 映射的纤维束成像估计值整合和比较。同时，死后 MRI 允许更长和更高分辨率的采集。与啮齿类脑相比，猕猴脑的新皮质占比（72%）更接近人类脑（80%），使非人类灵长类脑的神经解剖学比较更易转化为人类。
多项研究利用不同脑上获取的不同模态数据进行比较。例如，有研究通过将纤维束成像与从数十只不同动物的逆行示踪剂注射获得的标记神经元分数加权连接组进行比较，评估纤维束成像在预测猕猴全脑连接模式中的有效性；还有研究将纤维束成像估计值与示踪剂的二元连接矩阵进行比较。最近的研究在同一非人类灵长类脑上获取多模态数据，如同一动物接受示踪剂注射和死后 dMRI，示踪剂揭示内囊前肢的纤维地形组织，成功通过纤维束成像重现。类似的动物内实验用于识别纤维束成像的失败模式，尤其是在纤维分支或急转弯的情况下。
由于在同一脑中使用多种模态进行纤维束成像验证和开发的强大能力，近期努力集中于构建急需的数据资源。例如，有研究整合了同一猕猴脑中从体内和体外 MRI 到偏振光成像和髓鞘染色组织学的四个空间分辨率量级的数据，多个新启动的大规模计划在同一灵长类脑中提供高质量 MRI 数据以及 3D 显微镜模态和示踪剂。这些联盟和其他组织的公开可用资源将对开发下一代纤维束成像方法非常宝贵，其中从显微镜到 MRI 的迁移学习范式可帮助优化和提高纤维束成像方法的特异性和灵敏度。
