人类大脑的运作本质上是一个相互关联的复杂网络，有利于行为和认知。
这一特点使得大脑特别适合从现代网络理论的角度进行研究。迄今为止，在过去十年中，在揭示支配人类大脑网络的组织原则以及揭示人类大脑网络在发育、衰老和疾病中的变化方面取得了巨大进展。然而，目前的注意力主要集中在灰质区域之间的连接模式上，灰质区域通常被认为与大脑功能有关。除了灰质外，白质
（WM）
是另一种重要的脑组织，占成人大脑的近一半。
然而，尽管WM是大脑的重要组成部分，但很少有人对其接线图进行研究。
大脑连通性可以通过非侵入性多模态磁共振成像（
MRI
）技术在体内推断出来，例如功能性MRI
（fMRI）
记录的神经活动的时间同步估计的功能连通性，或弥散性MRI通过纤维束造影重建的结构连通性。
利用功能连接方法，一些先驱研究表明，WM中的神经活动被组织为大规模的功能网络，在特定的WM束集中具有同步的信号波动。此外，功能性WM网络被发现表现出非随机拓扑结构，解释了一般流体智力的个体间差异，并在脑部疾病中发生改变。关于结构连通性，最近的一项研究重建了全脑WM纤维束，发现WM区域之间纤维束的数量与脑内立体脑电图和静息状态fMRI估计的WM功能连通性相关。这些发现共同表明，脑皮层区域，如灰质，也以协调的方式共同工作，而不是孤立的。
因此，全面映射和表征WM脑网络对于充分理解全脑网络架构至关重要。
除了功能和结构上的连通性外，形态学上的相似性也成为近年来脑网络研究的热点。
形态学相似性是指脑局部形态学区域之间的统计关系，可以通过MRI结构的各种特征，如灰质体积和皮质厚度来量化。形态学相似性为研究脑网络提供了功能和结构连通性的重要补充，具有高空间分辨率、高信噪比、时间稳定性、广泛使用和易于获取等独特优势。此外，来自灰质研究的证据表明，形态相似性具有较高的重新测试
（TRT）
可靠性，与个体间行为和认知差异有关，具有神经生物学基础，并且在帮助疾病诊断方面具有临床价值。
尽管有这些有利的特征，形态学相似性很少被用来表征WM形态学的区域间关系。
形态WM网络的拓扑描述（图源自
Advanced Science
）
在这项研究中，提出了一种通过测量两个广泛使用的WM形态学特征的形态学相似性来构建WM网络的方法:体积
（反映厚度、面积和折叠的复合）
和变形
（反映局部组织的扩张或收缩）
。
首先通过检查构建的WM网络
（以下称为形态WM网络）
的拓扑组织来验证该方法。然后，评估了形态学WM网络的短期和长期TRT可靠性。随后，研究了形态学WM网络解释个体间行为和认知差异的能力，并评估了形态学WM网络受遗传控制的程度。
在这些分析之后，探索了形态学WM网络的跨模态关系，包括静息状态fMRI数据得出的血动力相干性，静息状态18
F-氟脱氧葡萄糖正电子发射断层扫描
（PET）
数据得出的代谢同步性，以及扩散MRI数据得出的结构连通性。
为了更好地理解形态学上的WM网络，进一步将它们与全脑转录谱和神经递质分布联系起来，分别分析它们的遗传和化学结构相关性。
最后，将形态学WM网络应用于多发性硬化症
（MS）
和视神经脊髓炎光谱障碍
（NMOSD
）
的多中心数据集，以检验它们在帮助诊断和区分这两种疾病方面的临床价值。
基于研究结果，认为形态学WM网络为人类大脑WM的研究提供了一种可靠的TRT，表型相关，遗传起源，功能和结构相关，神经生物学意义和临床价值的方法。
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202400061
Li J, Jin S, Li Z, Zeng X, Yang Y, Luo Z, Xu X, Cui Z, Liu Y, Wang J. Morphological Brain Networks of White Matter: Mapping, Evaluation, Characterization, and Application. Adv Sci (Weinh). 2024 Jul 15:e2400061. doi: 10.1002/advs.202400061. Epub ahead of print. PMID: 39005232.
