评估人类大脑皮层中层流灌注与细胞结构耦合的分子、细胞及转录组学基础

《Nature Communications》：Assessing molecular, cellular and transcriptomic bases of laminar perfusion and cytoarchitecture coupling in the human cortex

　　

摘要

要了解细胞结构如何影响皮质功能，就需要采用介观研究方法来揭示体内的结构与功能之间的关系。在此，我们提出了脑血流量（CBF）与细胞体染色强度（CSI）相似性指数（CCSI），这是一种基于全脑1毫米等向7T动脉自旋标记数据以及BigBrain图谱中的细胞体染色强度分布所得出的、用于量化层状灌注与细胞结构相互作用的指标。在30名受试者中，CCSI显示出了层状灌注与细胞密度分布之间存在可重复的、具有区域特异性的对应关系。CCSI与每个线粒体的呼吸能力存在关联，并且与毛细血管内皮细胞及终末状态下的少突胶质细胞群共定位。基因本体分析结果显示，这些关联主要涉及代谢调节、神经血管组织结构以及线粒体稳态。而通过定量T1成像进行的对照分析则未发现显著关联，这进一步证明了这些发现的特异性。在系统层面，CCSI提升了高级联合皮层中结构与功能之间的对应关系。这些结果表明，CCSI是一种可靠且无创的介观指标，能够将皮质灌注、微观结构与代谢过程联系起来。