近日，北京大学心理与认知科学学院、IDG麦戈文脑科学研究所王茜助理研究员，与首都医科大学三博脑科医院栾国明教授、王雄飞博士合作在国际期刊《Cerebral Cortex》在线发表题为“Periventricular nodular heterotopia is coupled with the neocortex during resting and task states”的研究论文，揭示了异位灰质与新皮层功能连接的时空特性，并提出了神经元迁移异常后共同发育的假说。

在人类大脑的发育过程中，神经元在新生期进行迁移从而抵达它们正确的位置。该过程是脑功能发育的关键之一。神经元迁移过程异常可能会导致神经元出现在异常位置，如室周结节异位（Periventricular nodular heterotopia, PVNH），即在侧脑室壁周围形成灰质结节（图1）。那么，这些迁移失败的神经元是否与新皮层存在功能连接？这是一个有趣但悬而未解的问题。

图1 灰质异位示例

为了回答这个问题，王茜团队利用高时空分辨率脑磁图技术，系统地描绘了异位灰质与皮层连接的时空特性。团队发现，在静息态下，异位灰质和皮层的功能连接主要体现在α和β频段（图2A）。并且，无论在频谱维度（图2B）还是空间维度（图2C & D）上，异位灰质与皮层的连接模式都与皮层内部的连接模式非常相似。该结果提示，异位灰质可能也参与到正常皮层的功能网络中。

图2 异位灰质-皮层连接与皮层-皮层连接

此外，结合脑磁图和颅内脑电图技术，团队还发现在灰质异位患者完成视觉任务时，异位灰质区会对视觉刺激产生视觉诱发响应，且异位灰质区的视觉诱发响应和同侧视皮层的视觉诱发响应有相似的潜伏期（图3）。此结果也进一步证实了异位灰质与正常大脑皮层具有一定的功能连接。

图3 异位灰质的视觉诱发响应

北京大学心理与认知科学学院、IDG麦戈文脑科学研究所王茜助理研究员与首都医科大学三博脑科医院栾国明教授、王雄飞主任医师为本文共同通讯作者。北京航空航天大学心理系高雅玥助理教授与北京大学生命科学联合中心博士生陈冠鹏为该论文的共同第一作者。北京大学心理与认知科学学院方方教授、范德堡大学医学中心Dario Englot教授以及首都医科大学三博脑科医院滕鹏飞医师对本文作出重要贡献。该研究获得了科技创新2030-重大项目，国家自然科学基金重点项目、面上项目、首都卫生发展科研专项、华南师范大学脑认知与教育科学教育部重点实验室开放课题资助项目、北京智源人工智能研究院、北京市教育委员会科学研究计划项目、中科院心理所、浙江省基础公益研究计划项目和北京航空航天大学人文社科青年骨干支持项目的资助。

2022-08-15