龚高浪研究组揭示左右脑功能层级结构的不对称性规律
2021年1月20日，北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室的龚高浪研究组在国际知名神经影像杂志NeuroImage在线发表了题为“Sex-related human brain asymmetry in hemispheric functional gradients”的研究论文。该论文基于静息态功能磁共振影像，结合最新的功能连接梯度（gradient）分析方法，首次揭示了左右半脑内部的功能层级模式、及其不对称性与性别差异。
人脑的左右半球是两个相互连接又相对独立的功能模块，半脑内的功能层级结构是半脑内信息加工的重要内部组织特性，其左右脑差异可能为大脑认知加工过程的偏侧化现象提供了部分支撑。但迄今为止，缺乏针对左右脑功能层级结构差异的实证研究。
图1：左右半球内的功能主梯度模式
鉴于此，龚高浪研究组利用HCP项目中右利手被试的静息态功能磁共振影像，采用弥散映射嵌入算法，通过提取能够反映半脑内功能层级特性的主梯度模式，探究了半脑内功能层级特性在左右脑间的不对称性及性别差异。结果表明，大脑左右半球内的功能主梯度存在着十分相似的空间分布模式，且与全脑分析框架下的空间分布模式高度相似，即初级感知觉皮层区域和默认网络相关脑区分别位于主梯度轴的两端（图1）。统计分析则证实了该功能主梯度的整体全距(full range)存在细微但显著的左脑大于右脑的偏侧化，且这种左偏化程度在男性中要显著的高于女性。在广泛脑区上，其主梯度分数也呈现出了显著的左右脑不对称性和性别差异，且在额中回中部以及眶额沟后部等区域的不对称性程度受到性别的调控，同样表现为男性的左偏化程度显著高于女性（图2）。在多种不同的验证性分析中，上述研究结果均得到了很好的复现，证明了这些发现的稳定性与可信度。
图2：半球功能主梯度分数的不对称性与性别差异
该研究首次利用功能连接梯度方法，揭示了左右脑半球网络内相似的功能层级结构及其不对称性规律，为理解人脑功能偏侧化的神经机制提供了重要线索，并进一步证实了性别在左右脑不对称性中扮演的重要角色。
该论文的第一作者为梁新宇博士，龚高浪教授为论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委、北京师范大学等单位的经费支持。
论文信息：
Liang, X., Zhao, C., Jin X., Jiang Y., Yang L., Chen Y., Gong, G*. (2021). Sex-related human brain asymmetry in hemispheric functional gradients. NeuroImage, 229, 117761.
https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2021.117761
