日本理化學研究所的腦神經科學研究中心的狨猴神經結構研究組的岡野榮之組長（同時也是慶應義塾大學醫學部生理學教室教授），畑純一客座研究員（東京都立大學研究生院人類健康科學研究科副教授），以及自然科學研究機構生命創成探究中心的中江健特任副教授等人組成的聯合研究團隊，利用磁共振造影技術（MRI）開發出了一種小型靈長類狨猴的數位腦資料庫，並已公開發布。這是革新腦計劃的成果，對於闡明靈長類的高級腦功能的宏觀級神經廻路全貌，克服人類的精神和神經疾病，提高資訊處理技術的能力都有重要貢獻。該研究成果已發表在《Scientific Data》的網路版上。
圖1 小型靈長類狨猴（供圖：理化學研究所）
圖2 本研究使用的9.4特士拉超高磁場MRI設備（供圖：理化學研究所）
聯合研究團隊首先建立了在感覺缺失下穩定進行狨猴MRI實驗的方法、收集多重對比MRI資訊的方法以及影像處理方法，並在此基礎上，收集了狨猴腦部的MRI資料，並對其特性進行了評估。研究物件是健康的0.8至10.3歲（平均4.34±2.56歲）的216只狨猴（其中雄性88只，雌性128只，平均體重357.1±60.2克）。MRI設備配備了具有超高磁場的9.4特士拉（T）磁鐵單元和內徑爲86毫米的收發線圈。
爲了獲取狨猴腦部的MRI多重對比資訊，主要進行了三種測量。首先，進行了解剖學影像的T1加權和T2加權影像的測量，並對磁場和射頻脈衝程式進行了最適化以配對分組9.4T的MRI設備；其次，測量了具有神經纖維連接網路資訊的擴散加權影像；最後，測量了具有腦活動網路資訊的靜息狀態腦活動。
圖3 MRI描繪的腦部網路資訊的示意圖（供圖：理化學研究所）
MRI資料中的神經纖維連接和腦活動網路資訊不能直接使用收集到的資料，而是需要進行影像處理和抽取網路資訊的分析。這種影像分析方法也針對狨猴的腦部進行了最適化。
透過將收集的MRI資料和分析結果彙總並在網站上公開，提供了不同年齡、性別和體重的狨猴在每個生命週期階段的數位腦MRI資料庫，客戶可以公開訪問。該資料庫，可以設定年齡、性別、體重等所需資訊來選取並下載MRI數位腦資料。此外，網站上還設有預覽功能，可以查看每一隻狨猴的腦部影像。爲了讓更多的腦科學研究者有效利用這個資料庫，還區分了腦内的各種區域（如運動區、感覺區、聽覺區、視覺區、紋狀體等），併爲每一個腦部建立了區域圖譜，可以與影像一同下載。
圖4 狨猴的數位腦MRI公開資料庫網站（供圖：理化學研究所）
此次公開的狨猴多重對比MRI資料庫不僅提供了可信度高且詳細的腦結構和功能資料及其結合資訊，還提供了關於老化對腦部影響的本質性資訊。透過闡明包含靈長類高級腦功能在内的宏觀層面的神經廻路全貌，以及將其與疾病模式和人類的MRI資料的對應，有望爲克服精神和神經疾病做出貢獻。
這是目前全球最大的狨猴腦公開資料庫，將有助於理解年齡、性別、體形等各種因素對大腦的影響。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：Scientific Data
論文：Multi-modal brain magnetic resonance imaging database covering marmosets with a wide age range
DOI：10.1038/s41597-023-02121-2
