院士專家掀起“大腦風暴”：功能磁共振為腦科學攻堅打上中國標簽

　　在浩瀚宇宙中，人類已經能夠觀察億萬星辰，探測時空的漣漪，然而，對于我們自身內心世界的認知——大腦的奧秘，卻依然籠罩在一層神秘的面紗之下。人類對于大腦精細結構的理解，依舊只停留在估測的層面。這顆僅有3磅重的神奇生物器官，仍然被認為是地球上最復雜、最難以理解的系統(tǒng)之一。
　　幸運的是，通過功能磁共振（fMRI）技術，人類已經踏上了能探索自身奧秘之旅，正逐漸解開了大腦的面紗。功能磁共振這一革命性的技術，如同一把迷宮的鑰匙，為人類打開了通向大腦深處的門戶，使我們有機會深入探索這個蘊含著無限可能的器官。
　　正如古人所言，獨行快，眾行遠。為了更好揭示大腦的奧秘，與繪制人類腦健康的全生命圖景，國內磁共振龍頭企業(yè)萬東醫(yī)療于9月22日舉辦的“全球合作創(chuàng)新學術交流會”聚集了國內外著名的專家和學者，匯聚智慧，破解大腦的謎題。

　　國之重器點亮人腦光明時代
　　人類對于人腦的了解仍然非常有限，尤其是在涉及學習、記憶、注意、決策等復雜功能，更不用說共情、自我意識、思考和語言等高級認知功能。
　　這是因為人腦內包含著至少一千億個各種類型的神經元，它們連接構成了復雜而精密的神經網絡。
　　功能性磁共振的出現(xiàn)，為科學家們提供了進一步人腦奧秘邊界的機會。
　　若把我們大腦中的神經元猶如浩瀚宇宙中的點點繁星，流動的血流則宛如人類描繪星座時的軌跡。功能性磁共振成像的基本原理正如這個奇妙的類比。
　　當大腦的特定區(qū)域中的神經細胞或神經元變得活躍時，這個區(qū)域的血液供應會迅速增加。期間，血流的氧合程度也會發(fā)生變化，進而改變了局部氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的相對含量，從而改變了磁場的性質。這種變化可以被磁共振儀器捕捉到并可視化呈現(xiàn)。
　　我們之所以能夠說某一腦區(qū)“亮了起來”，或者介紹大腦皮層上的某個區(qū)域是負責痛苦，正是因為我們從功能性磁共振成像中看到了這些腦影像。
　　作為未來公認的熱門領域，腦科學的前景毋庸置疑，猶如未知星辰中的新大陸，等待勇敢的探險家前去征服。
　　目前腦科學研究主要包括三個目標：“腦探知”旨在理解大腦的結構和功能，包括物理構成、生物機理和工作機能；“腦保護”致力于治療大腦相關疾病；而“腦創(chuàng)造”則涉及開發(fā)或借鑒大腦功能來創(chuàng)造新技術和方法。
　　比如，在此之前，大腦疾病一直是醫(yī)學領域的一大挑戰(zhàn)，是由于我們對于大腦疾病的病源和發(fā)展機制知之甚少。通過功能磁共振持續(xù)深入研究大腦相關的機制和過程，科學家正試圖將這些發(fā)現(xiàn)轉化為治療手段，幫助治療人類的生理和心理病痛。
　　其中，作為探索腦科學的重要儀器功能磁共振是國之重器，真正的大國重器，一定要掌握在自己手里。
　　現(xiàn)在中國自主研發(fā)的核磁共振儀器在圖像質量和性能方面不遜于國際知名制造商。這意味著，借助先進的核磁共振儀器中國的腦科學家們站在了與國際相同的起跑線上，可以更加精確地深入探索大腦的奧秘。

萬東i_Vision1.5T無液氦超導磁共振

　　實際上，在最初，中國相對于國際先進腦科學研究有接近35年的落后時間差。以全球腦科學最為頂尖的美國為例，在1973年美國在腦科學研究上刊發(fā)的論文就已超過2000篇，而中國腦科學研究的論文數(shù)量從2008年開始才超過2000篇。
　　這期間，學科積累、經費、硬件等諸多限制都是需中國科學家一一克服，更需要加速追趕，縮小差距。為此，國家重點基礎研究發(fā)展計劃先后啟動了“腦結構與功能的可塑性研究”等44項腦科學與腦疾病相關的課題，總投入近12億。
　　獨行快，眾行遠。此后，越來越的社會力量也加入進來，一起為中國腦科學基礎研究助力。其中，萬東醫(yī)療作為國產醫(yī)學影像發(fā)展史的里程碑式企業(yè)，更是中國科學家在腦科學探索途中的堅定同行者。
　　更為令人振奮的是，萬東醫(yī)療這些創(chuàng)新正在逐步從科研實驗室走向了臨床應用，為國產磁共振成像注入了更多的精準性和高效性。比如，萬東醫(yī)療與國家納米科學中心深度合作，1.5T無液氦磁共振系統(tǒng)在高級序列開發(fā)方面已具有獨特的優(yōu)勢。
　　不僅是同行者，萬東醫(yī)療也是引領者，積極地參與全球領先的腦科學研究浪潮。萬東醫(yī)療聚集國家級科研中心、高校、醫(yī)院以及企業(yè)研發(fā)平臺的多領域力量，與國家納米科學中心、清華大學、北京大學、北京積水潭醫(yī)院、北京友誼醫(yī)院等頂尖機構進行協(xié)同創(chuàng)新，以功能性磁共振技術為引領，不僅豐富了對大腦結構和功能的理解，還為人類腦健康的未來開辟了新的可能性。
　　腦科學攻堅打上中國式標簽
　　腦科學亦是一門基礎科學，需要持之以恒的耐心、在未知中摸索的勇氣，以及一些運氣。
　　需要注意的是，功能磁共振成像本身也存在限制，它不是直接測量大腦神經元的快速放電，而是追蹤為神經元提供氧氣的血流的緩慢變化。因此，追蹤這些相對緩慢的變化使得功能性磁共振掃描的結果有時就會顯得模糊不清。
　　即，雖然功能性磁共振技術能夠快速觀測全腦，但在神經元和細胞層面上，它仍然無法真實地展示腦結構和功能活動，就像一張長時間曝光的城市風景照片，街道上繁忙的行人使其面部特征無法被清晰可見。
　　此外，大腦的復雜性也是提高功能性磁共振成像清晰度的一大挑戰(zhàn)。這是由于腦和神經在結構上具有高度復雜性，涵蓋了從分子、突觸、突起、細胞、環(huán)路、腦區(qū)到整個系統(tǒng)的各個層次。大腦不是孤立運作的單一單元，而是神經環(huán)路的集合，各個部分相互交互作用。
　　不過，中國科學家們已在腦科學攻堅打上中國式標簽?，F(xiàn)在中國在腦科學領域已經取得了一系列顯著的進展，為解開大腦這個最復雜的奧秘提供了新的可能性。
　　在全球合作創(chuàng)新學術交流會上，中國科學家們借助萬東醫(yī)療的平臺持續(xù)分享腦科學前沿探索研究，包括高分辨率和高保真的DWI成像、新型CNN網絡用于腦干的血管母細胞瘤診斷、3D全局傅里葉網絡用于阿爾茨海默病患者識別，以及“對抗-對比”圖神經網絡用于神經發(fā)育障礙疾病的分類診斷等，為人類通過功能磁共振更深入地理解大腦的復雜性和探清奧秘提供了新方向。

　　如，清華大學醫(yī)學院生物醫(yī)學工程系生物醫(yī)學影像研究中心特別研究員郭華教授分享高分辨率和高保真的DWI成像方法，實現(xiàn)了圖像的變形抑制到變形去除，實現(xiàn)了層內的高分辨成像和3D等體素亞毫米DWI成像，并提升了信號的采集效率。
　　復旦大學類腦智能科學及技術研究院青年研究員張孝勇博士則他的新研究中提出新型CNN網絡，可有效將腦干的血管母細胞瘤與其他腫瘤分開，表現(xiàn)超過了放射科主治醫(yī)師的水平；提出3D全局傅里葉網絡，可有效將阿爾茨海默病患者與正常人分開；開發(fā)“對抗-對比”圖神經網絡，實現(xiàn)神經發(fā)育障礙疾病的分類診斷。
　　廈門大學感知實驗室負責人、國家優(yōu)秀青年科學基金獲得者屈小波教授針對人工智能磁共振訓練數(shù)據(jù)缺乏的瓶頸問題，提出磁共振物理生成數(shù)據(jù)的泛化人工智能快速成像和定量成像方法。他表示，建立智能云腦成像平臺實現(xiàn)放射科醫(yī)生與工程師高效科研協(xié)作，解決高端磁共振設備信號采集瓶頸和臨床轉化應用問題。
　　大連理工大學生物醫(yī)學工程學院副教授李煥杰分享，基于信息增強和噪聲去除相結合進行不同場強下的fMRI數(shù)據(jù)質量增強，可顯著提升fMRI數(shù)據(jù)的時空分辨率，保障腦功能連接和腦功能網絡的穩(wěn)定可重復性。
　　中國的腦科學家們正在不斷突破界限，為我們解開大腦這個最復雜的結構提供了新啟示。萬東醫(yī)療也用領先的功能性磁共振技術為助力中國科學家，為這個領域注入新生命和新活力。