心理所開發的“人腦連接組計算系統（CCS）”引起國際關注

　　日前，中國科學院行為科學重點實驗室左西年研究組在國內多學科交叉綜合性期刊Science Bulletin上撰文全面介紹其團隊歷時4年多研發的“人腦連接組計算系統”（Connectome Computation System：CCS）。作為同期創刊號文章，國際腦連接組學領域著名學者Olaf Sporns教授撰寫“研究亮點（Research Highlight）”評述該“計算系統”。

　　當前，世界各國陸續推出各種“腦計劃”，這些腦計劃都有宏大的目標。但是，除了理論和技術的巨大挑戰外，一個基本的挑戰是“如何滿足腦連接組學研究對大量神經科學數據進行高效、穩定、可重復處理和分析的要求？”借鑒基因組學的發展，解決的思路是提供一個易于使用的整合計算平臺系統。當前，CCS的測試版本主要用于處理宏觀尺度上的人腦多模態磁共振影像（MRI）數據，包括對結構形態圖像、靜息態功能磁共振圖像和結構彌散張量圖像的“清理和預處理”、“個體連接組圖譜繪制和挖掘”、“基于數據的知識探索”三大等級模塊（圖1）。通過將矩陣論中“稀疏矩陣分塊計算算法”和“現代腦科學中人腦連接組功能模塊劃分圖譜”進行有機結合，CCS實現了高性能的人腦功能連接組計算（圖2）。在此基礎上，CCS對于連接組計算的“質量控制”、“重測信度和可重復性”、“可視化”設計了各自的功能模塊。該研究組使用CCS進行了人腦功能網絡畢生發展軌線的初步建模：基于來自316名健康被試國際公開畢生發展（6-85歲）多模態影像數據，通過國際衛生組織（WHO）常模建模方法，將人腦七大功能網絡的皮層厚度（圖3）、表面積（圖4）、隨著年齡的變化軌線繪制了出來。該文章旨在向腦科學研究領域介紹一個計算系統，強調“基于神經影像大數據”和“多學科交叉方法”的“探索腦科學”框架，推動“數據?知識?應用”的轉化。

　　CCS將于1月底向全世界研究人員公開，并保持開源社區（又稱開放源代碼社區）推動的開放研發模式，保持最大程度上對新技術和新方法的開放性和整合性。CCS的開發工作得到了國家自然科學基金委、中國科學院和國家科技部等項目經費資助。

　　相關文獻：

　　1、Xu T, Yang Z, Jiang L, Xing XX, Zuo XN*. A Connectome Computation System for discovery science of brain. Sci Bulletin. 2015; In Press.

　　http://link.springer.com/article/10.1007/s11434-014-0698-3

　　2、Sporns O*. Enabling discovery science in human connectomics. Sci Bulletin. 2015; In Press.

　　http://link.springer.com/article/10.1007/s11434-014-0716-5

　　圖1. 連接組計算系統結構設計圖

　　圖2. CCS內置快速連接組計算算法示意圖

　　圖3. 人腦功能網絡皮層厚度畢生發展軌線

　　圖4. 人腦功能網絡皮層表面積畢生發展軌線