赵继宗院士在第三届中国脑胶质瘤学术大会暨中国医师协会脑胶质瘤专业委员会第三届年会上进行了题为《脑疾病相关神经环路及其重塑机制和临床转化研究》的学术报告，本文根据赵院士的报告编辑整理。

立项依据

1、脑疾病严重威胁人类健康

2、脑疾病与认知障碍

我国认知障碍脑疾病现状：患病总人数占据世界首位，脑重大疾病已经构成我国中、老年人致死和致残的主要原因，占我国疾病经济总负担的约20%，居于首位。

3、前进新引擎-脑网络

近5年脑网络文献增多。

4、认知障碍与神经环路

认知障碍和神经环路的复杂性：在诸多认知障碍的脑疾病情况下，相关的神经环路、功能区及网络连接仍不明确。

5、神经可塑性（Neural Plasticity）

• Bach Y(1930)：提出脑可塑性理论。脑通过学习和训练完成因病损伤丧失的功能，但是脑必须具有重新获得的形态学基础。
• Kennard MA.Luria AR(1938)脑功能重组论
• 1951年Levi神经生长因子修复神经
• 1958年Liu侧支发芽论
• 1971年RHUrigerstidt神经通路即突触功能调整
• 1981年Munk中枢神经受损后替代说
• 神经系统在内在或外在因素影响下转变到另一个构造态或功能态。
• 正常可塑性（Normal plasticity）：学习、记忆、认知。
• 可塑性失常（Impaired plasticity）：智障、自闭症、精神分裂。
• 创伤后网络重构：适应可塑性（Adaptive plasticity）。
• 危害性可塑性（Maladaptive plasticity）：成瘾、慢性痛。

拟解决的重大科学问题

1、明确常见脑疾病相关的神经环路特征及疾病状态下的重塑机制；

2、神经外科手术特殊状态下验证重要神经环路特征及重塑机制；

3、发现脑深部电极神经调控干预下多种脑疾病神经环路变化规律。

研究任务分工

1、自然史研究

2、急性/医源损伤研究

3、康复重塑研究

4、临床和转化研究

5、动物模型研究

6、脑电极植入研究

研究内容

1、常见脑疾病自然病史状态下相关神经环路特征及演变研究

• 不同脑疾病的自然病史过程千差万别；
• 脑疾病自然史影响的神经环路各不相同；
• 相同或相似的神经环路在不同脑疾病自然史中有不同的特征和演变。

研究基础：脑胶质瘤、AVM和CM的语言区重塑研究

• 语言功能右侧半球重塑仅见于左侧半球病变患者；
• 相对AVM，胶质瘤右侧半球语言区重塑少见；
• 同样为先天性脑疾病，CM语言区重塑比例（10.3%）明显低于AVM（37.0%）。

2、急性脑疾病及神经外科手术后相关神经环路的损伤特征研究

• 急性事件构成了脑疾病的重要部分，如脑出血、创伤；
• 神经外科手术也可看做急性脑损伤的一种；
• 相关神经环路的急性损伤和重塑，有其自身的特征和规律。

研究基础：损伤后脑语言区重塑

3、神经功能损伤康复过程中相关神经环路的重塑机制研究

• 功能康复是脑疾病治疗后的重要过程；
• 损伤后功能康复也是神经环路的重塑过程；
• 功能神经环路的重塑机制研究，具有重要的临床转化意义。

研究基础：意识障碍患者多层次神经功能网络

• 慢性意识障碍患者康复过程中，多导联脑电显示：多层次汉语语言检测任务中有显著的脑电振荡，提示了其超前于临床评估结果的语言功能神经环路康复和重塑。

4、基于神经环路重塑基础的临床治疗转化研究

• 神经环路研究的相关功能影像技术可以直接实现临床治疗的转化，避免手术带来的副损伤；
• 神经外科手术的天然优势可以直接为神经环路功能定位提供直接证据。

研究基础：开颅手术验证语言功能网络

• Geschwind区损伤可引起条件性失语、感觉性失语等。
• 弓状束长纤维：影响语言功能最重要的功能束，在语言加工中作用至关重要；
• 脑白质纤维束：上纵束、下纵束、弓状束（长纤维、前部纤维、后部纤维）、钩束、下额枕束等均与语言功能相关。

5、实验动物模型的神经环路结构连接和功能调控研究

• 完成对神经环路及其活动模式的介观测绘，包括对动物模型认知过程和机制的理解，有助于深入理解神经环路从介观到宏观成像之间的关系；
• 利用分子遗传学、光学和电学等新技术推进对各亚类皮层神经元的精细环路结构和动态活动调控机制进行探索。

小鼠动物模型的双光子显微镜研究

6、植入式神经电刺激对神经环路的调控干预研究

• 对于特定脑疾病，可以通过植入电极给予刺激，干预相关神经环路，治疗同时记录相应变化，研究相应功能；
• 结合多模态影像技术，从多维度研究DBS的作用环路，通过结合行为任务分析研究脑功能神经环路特征和调控变化。

研究基础：神经调控新技术研发与应用

• 同步记录+MRI相容DBS
• 获取人脑数据平台，提示脑认知功能原理

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特色创新

理论

• 从脑疾病切入，揭示神经环路机制、重塑以及疾病的影响，为脑认知障碍相关脑疾病的防治提供新措施；
• 通过神经外科术前评估、术后跟踪，验证神经环路基础研究准确性，实现基础研究与临床实践的转化。

方法

• 依托我国丰富的脑疾病病人资源，展开脑认知的神经环路结构、功能和机制基础研究与临床实践的转化研究；
• 通过神经环路功能和重塑的基础研究，为脑认知障碍相关脑疾病的防治和临床干预提供新措施，将有可能实现与国际同行的错位竞争。

技术

• 实现多模态神经环路检测技术的融合（包括BOLD功能磁共振、静息态磁共振、DTI磁共振、经颅磁刺激等技术）；
• 实现超精度神经影像技术的临床和转化（包括7.0T超高场强磁共振、高密度脑电测试系统、原子磁力计脑磁图等）