截至目前,实验室业已发表SCI论文7篇。

实验室与其国际合作团队共同研究发现了抑郁症与睡眠问题的共病病理机制,为抑郁症与睡眠问题关系建立完整科学证据链。7月25日(美国当地时间),团队相关论文以《人脑功能连接调制抑郁问题与睡眠质量关系的机制》(Functional connectivities in the brain that mediate the association between depressive problems and sleep quality)为题,发表于精神疾病顶级杂志《美国医学会杂志·精神病学卷》(JAMA Psychiatry)。

类脑智能算法团队发现吸烟与饮酒具有不同的神经环路机制,并对人脑作用呈相反的异常模式。吸烟人群的脑功能连接呈现整体减弱的趋势,主要涉及外侧眶额皮层、额下回以及楔前叶等脑区;而饮酒人群的脑功能连接呈现整体增强的趋势,主要涉及内侧眶额皮层、扣带回皮质等脑区。1月8日,该成果以《吸烟脑连接减弱与饮酒脑连接增强》(Decreased brain connectivity in smoking contrasts with increased connectivity in drinking)为题,在线发表在生物医学领域权威期刊eLife上。同时,该论文被遴选为eLife digest特别报道,或为烟酒成瘾治疗方法奠定理论。

实验室研究人员罗强、贾天野等围绕多中心影像遗传学数据进行计算分析,选取了14岁健康青少年脑结构影像数据,同时突破了传统的解剖学脑区划分限制,在全脑全基因组范围内开展无偏的探索性研究,找到了青少年大脑结构与基因位点之间最为显著的关联关系。针对该结果,团队进一步开展了孟德尔随机化分析,发现了一条基因-大脑-精神分裂症的新通路:锌转运体SLC39A8基因rs13107325位点单核苷酸多态性的风险等位基因干扰青春期大脑壳核的正常发育,进而增加成年后患精神分裂症的风险。在1月16日(美国当地时间)相关论文以《与精神分裂症风险关联的非同义突变位点与大脑壳核体积相关:一项全脑体素-全基因组关联分析》(Association of a schizophrenia-risk nonsynonymous variant with putamen volume: A voxel-wise and genome-wide association study)为题,发表于精神分裂症顶级杂志《美国医学会杂志·精神病学卷》(JAMA Psychiatry)。

实验室研究人员提出了步态集合理论和算法,为步态识别全面走向实用化提供新思路,在生物识别领域实现新突破。跳出以往步态识别的思路,将步态序列看做一帧帧步态轮廓图组成的集合。这一改进给模型带来了巨大优势,使其大幅超越了现有所有算法。该工作发表在人工智能顶级会议AAAI 2019上,并于2019年2月2日进行了口头报告。 步态集合方法将成为步态识别领域的标志性成果,为步态识别全面走向实用化打开了新的视角。这一识别也将有助于研究大范围优先的认知理念等人类认知模型的形成。

由实验室成员张捷参与了使用静息状态功能磁共振成像(fMRI)搜集在相同阶段精神分裂患者的全脑功能连接中的性别和半球特异性变化,并发现早期的男性精神病患者主要是异常连接的左侧偏侧,女性在早期和非早期都在右侧偏侧,且女性患者的侧化程度低于男性,这一发现从病理生理学上说明性别和侧化之间存在的相互作用,即位于X和Y染色体上的遗传机制,也是语言进化的内在因素, 解释了性别对人类语言进化和大脑偏侧功能发展的重要意义。该研究在2018年6月以"Brain Connectivity Deviates by Sex and Hemisphere in the First Episode of Schizophrenia"-A Route to the Genetic Basis of Language and Psychosis?“为题发表在Schizophrenia Bulletin上。

实验室成员纪鹏、卢文联和Jurgen Kurths提出概念“stochastic basin stability”-随机盆地稳定性,以研究随机噪声下动力系统的稳定性。 通过这个概念,该团队研究了复杂网络中连续作用扰动下的多稳态二阶Kuramoto模型的同步。 通过平均场方法和Fokker-Planck方程,推导出相位和频率的密度函数的公式。 在此基础上,研究提供了随机盆地稳定性的分析处理,并说明理论结果与数值模拟很好地吻合。 这个新概念整合了扰动初始条件和随机干预,为分析和数值研究随机动力系统的稳定性铺设了一种通用而有效的方法。该成果以“Stochastic basin stability in complex networks”为题,发表在EPL journal六月刊上。

王鹤及其团队提出了专为高维医学图像计算而设计的软件IMAge / enGINE。基于开源和跨平台工具实现,如Qt,ITK和VTK,它以逐片计算机制处理高维图像数据,包括收集弥散加权成像,扩散张量成像和动态成像在内的高维图像数据,而这些数据对于探索连通性,细胞性,药代动力学和血液供应的研究非常重要。 该项研究于2018年12月在ELP上发表。

肖晓参与的Anterior cingulate cortex (ACC)前扣带皮层参与的情感性疼痛的神经机制研究具有了新的发现- ACC锥体神经元的激发对于疼痛相关的负性情绪是必要且充分的。研究表明,在与ACC相关的大脑区域之间的神经网络很可能对疼痛的负面影响至关重要。并且光遗传学领域的进展也为深化对情感性疼痛的理解提供了新的机会。该发现也以“A new perspective on the anterior cingulate cortex and affective pain”发表在Neuroscience and Biobehavioral Reviews上。

论文列表:

1. Qiang Wang, Jie Zhang, Zhaowen Liu et al., Brain Connectivity Deviates by Sex and Hemisphere in the First Episode of Schizophrenia”—A Route to the Genetic Basis of Language and Psychosis? Schizophrenia Bulletin, 2018

2.Peng Ji, WenLian Lu, and Jurgen Kurths, Stochastic basin stability in complex networks. EPL, 122(4), 2018

3.Xiao Xiao, Yuqiu Zhang, A new perspective on the anterior cingulate cortex and affective pain. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 90, 200–211, 2018

4.Qiang Luo, et al., Voxel-wise and genome-wide association study reveals a volumetric association of a schizophrenia-associated nonsynonymous variant in putamen. JAMA Psychiatry, 2018

5. Huanfei Ma, Siyang Leng, Kazuyuki Aihara, Wei Lin, and Luonan Chen, Randomly distributed embedding making short-term high-dimensional data predictable. PNAS, 115(43),2018

6. Wei Cheng, Rolls Edmund T., Robbins, Trevor W., Gong Weikang, Zhaowen Liu, Wujun Lv, Jingnan Du, Hongkai Wen, Liang Ma, Quinlan Erin Burke, Garavan Hugh, Artiges Eric, Orfanos Dimitri Papadopoulos, Smolka Michael N., Schumann Gunter, Kendrick Keith, Jianfeng Feng, Decreased brain connectivity in smoking contrasts with increased connectivity in drinking, eLife, 2019.1.8

7. Sara Marie Katrancha, Juliana E. Shaw, Amy Y. Zhao et al., Steven A. Carr, Xiao Xiao, Anthony J. Koleske,Trio Haploinsufficiency Causes Neurodevelopmental Disease-Associated Deficits. Cell Reports, 26, 2805–2817,2019