2021年12月9日，省部共建非人灵长类生物医学国家重点实验室/昆明理工大学灵长类转化医学研究院牛昱宇课题组与北卡罗来纳大学（教堂山分校）李刚课题组合作在NeuroImage杂志上在线发表了题为“Longitudinal Brain Atlases of Early Developing Cynomolgus Macaquesfrom Birth to 48 Months of Age”的研究成果。该研究通过对出生后到青春期前（48月龄）灵长类动物进行密集的MRI影像采集，追踪研究了大脑早期发育过程，绘制出了目前为止最为精细的食蟹猴脑发育4D动态图谱。这一脑图谱的建立，将极大地促进灵长类动物大脑发育的研究。
出生后早期的大脑发育的成像研究是神经影像学研究的热点领域。研究人员专注于大脑早期发育过程的重要出发点，是预期利用非侵入性的脑影像采样，探索精神或神经发育异常的早期成像生物标志物，进而实现对疾病进程的早发现、早干预。为了提高神经影像检测的灵敏度，具有密集采样时间点和辅助解剖信息的，始于婴儿期的纵向大脑成像图谱是必要的前提条件。然而，对于理解人类大脑非常有价值的重要模型动物——非人类灵长类动物，现有的脑图谱主要是基于动物成年或青少年的脑影像模板开发的，需要建立涵盖动态早期大脑发育的时间密集采样新型动态图谱。
图1.基于MRI结构像的猴脑图谱构建流程
为了填补这一关键领域空白，在本研究中，作者构建了一套包含12 个时间点的全面的纵向脑图谱和相关的组织概率图（灰质、白质和脑脊液）。这里，我们基于39 只食蟹猴进行了175 次纵向结构 MRI 扫描采样。采样时间点覆盖动物出生后的1，2，3，4，5，6，9，12，18，24，36和48 月。然后，我们利用专门为早期大脑影像分析开发的“state-of-the-art”计算技术，实现对图片中的大脑皮层灰质、皮层白质和皮层下核团信息的切割和三位重构（图1）。在影像处理技术上，为了使我们的地图集能够进行基于区域的分析，我们还在我们的纵向猕猴大脑地图集上提供了两种流行的层次划分，即皮层层次图（6 级）和皮层下层次图（6 级）。
图2. 不同性别食蟹猴1-48月龄大脑发育曲线
最后，基于本研究获得的早期脑结构数据，我们研究了大脑结构发展变化的过程中的性别差异。我们测量了总脑容量 (TBV)、白质体积 (WMV) 和灰质体积 (GMV)，独立生成了雌性和雄性的发育轨迹显示性别差异。通过这些数据，我们发现食蟹猴出生后的早期大脑发育与恒河猴接近，并且在很大程度上类似于人类[1][2]。这一结果为利用灵长类疾病模型研究人类大脑疾病提供了可靠基础。
References:
1.Ball, G.,Seal, M.L., 2019. Individual variation in longitudinal postnatal development ofthe primate brain. Brain Structure and Function 224, 1185–1201.
2.Sussman, D.,Leung, R.C., Chakravarty, M.M., Lerch, J.P., Taylor, M.J., 2016. The developinghuman brain: age-related changes in cortical, subcortical, and cerebellar anatomy. Brain and behavior 6, e00457.