日本理化学研究所的脑神经科学研究中心的狨猴神经结构研究组的冈野荣之组长（同时也是庆应义塾大学医学部生理学教室教授），畑纯一客座研究员（东京都立大学研究生院人类健康科学研究科副教授），以及自然科学研究机构生命创成探究中心的中江健特任副教授等人组成的联合研究团队，利用磁共振成像技术（MRI）开发出了一种小型灵长类狨猴的数字脑数据库，并已公开发布。这是革新脑计划的成果，对于阐明灵长类的高级脑功能的宏观级神经回路全貌，克服人类的精神和神经疾病，提高信息处理技术的能力都有重要贡献。该研究成果已发表在《Scientific Data》的网络版上。
图1 小型灵长类狨猴（供图：理化学研究所）
图2 本研究使用的9.4特斯拉超高磁场MRI设备（供图：理化学研究所）
联合研究团队首先建立了在麻醉下稳定进行狨猴MRI实验的方法、收集多重对比MRI信息的方法以及图像处理方法，并在此基础上，收集了狨猴脑部的MRI数据，并对其特性进行了评估。研究对象是健康的0.8至10.3岁（平均4.34±2.56岁）的216只狨猴（其中雄性88只，雌性128只，平均体重357.1±60.2克）。MRI设备配备了具有超高磁场的9.4特斯拉（T）磁铁单元和内径为86毫米的收发线圈。
为了获取狨猴脑部的MRI多重对比信息，主要进行了三种测量。首先，进行了解剖学图像的T1加权和T2加权图像的测量，并对磁场和射频脉冲程序进行了优化以匹配9.4T的MRI设备；其次，测量了具有神经纤维连接网络信息的扩散加权图像；最后，测量了具有脑活动网络信息的静息状态脑活动。
图3 MRI描绘的脑部网络信息的示意图（供图：理化学研究所）
MRI数据中的神经纤维连接和脑活动网络信息不能直接使用收集到的数据，而是需要进行图像处理和抽取网络信息的分析。这种图像分析方法也针对狨猴的脑部进行了优化。
通过将收集的MRI数据和分析结果汇总并在网站上公开，提供了不同年龄、性别和体重的狨猴在每个生命周期阶段的数字脑MRI数据库，用户可以公开访问。该数据库，可以设定年龄、性别、体重等所需信息来选取并下载MRI数字脑数据。此外，网站上还设有预览功能，可以查看每一只狨猴的脑部图像。为了让更多的脑科学研究者有效利用这个数据库，还区分了脑内的各种区域（如运动区、感觉区、听觉区、视觉区、纹状体等），并为每一个脑部创建了区域图谱，可以与图像一同下载。
图4 狨猴的数字脑MRI公开数据库网站（供图：理化学研究所）
此次公开的狨猴多重对比MRI数据库不仅提供了可信度高且详细的脑结构和功能数据及其结合信息，还提供了关于衰老对脑部影响的本质性信息。通过阐明包含灵长类高级脑功能在内的宏观层面的神经回路全貌，以及将其与疾病模型和人类的MRI数据的对应，有望为克服精神和神经疾病做出贡献。
这是目前全球最大的狨猴脑公开数据库，将有助于理解年龄、性别、体形等各种因素对大脑的影响。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Scientific Data
论文：Multi-modal brain magnetic resonance imaging database covering marmosets with a wide age range
DOI：10.1038/s41597-023-02121-2
