青少年大脑发育中的三重资源分配模型及其应用

Adolescence is an important time of transition in the life span. During this transition, developing brains encounter increasing pressure and challenge, which in turn lead to unique vulnerability to affective and psychiatric disorders. The traditional 2-factor development model simply ascribes these developmental issues to imbalanced speed of maturation between the emotion and cognitive systems; however, this model suffers from 2 drawbacks of lacking details and under-considered factors. Based on our previous works of multi-model neuroimaging in adolescents, we propose to complete and improve the existing model by considering the 3-way allocation of mental resource across the emotion, cognition, and default mode networks. Success of this proposed project would help in substantiating 4 key aspects of research in this field; namely, the unclear relationship between multiple factors, the non-specificity in neuromechanisms, the lack of a direct brain-behavior mapping, and the lack of applications. Our research team has training and research background of cognitive neuroscience and multimodel neuroimaging with more than 10 years of experience in this research field. A solid foundation for the proposed project is also ascertained by our 60+ journal publications.

青少年是人生过程中重要的转型期。在此发育过程中，大脑面临来自于学习和生活中越来越多的压力与挑战，以致于这一时期成为情绪和精神障碍的高发期。传统的二元“情绪－认知”模型把青少年时期的情绪和精神障碍简单推断为两个系统的发育速率不平衡；而这个模型本身却存在笼统（缺乏细节）和片面（少考虑因素）两方面的缺陷亟待完善。基于申请人在青少年人群中长期的多模态磁共振影像研究，本项目拟从三元（情绪、认知、默认）脑功能网络资源分配的角度着手对传统的二元发育模型进行完善并加以应用。项目的成功实施将有助于解决当前青少年脑发育研究中所存在的多因素关系不明确、神经网络机制不具体、脑活动和行为缺乏对应、以及心理学理论缺乏应用检验四个方面的关键问题。申请人课题组具有认知神经科学和多模态磁共振脑成像交叉学科背景，在该领域的工作经验超过十年；在国外发表的60余篇期刊论文为本项目提供了坚实的基础。

青少年是人生过程中重要的转型期。而传统的脑发育模型存在笼统和片面的缺陷亟待完善。本项目从三元（情绪、认知、奖赏）脑功能网络资源分配的角度对传统的二元发育模型进行了完善和应用，并把该模型和研究方法拓展到了青少年以外的人群。为此，我们共收集了812人次的磁共振脑成像数据，其中青少个体数据420人次，其他成人个体数据392人次。基于这些数据，我们（1）刻画了脑网络发育过程中的三重资源分配特征，（2）追踪了胎儿可卡因暴露人群发育过程中的脑网络变化，（3）拓展了三重资源脑网络的应用范围，以及（4）开发了基于静息态脑功能磁共振成像数据的一系列图像处理研究工具。截至2020年底，具体的项目成果包括9篇国内外的会议论文，2篇国内核心期刊论文，1篇中科院三区期刊论文，4篇中科院二区期刊论文，5篇中科院一区期刊论文，合计影响因子51.28。另外，可预见的未来还将有2篇科研论文在投稿阶段，3篇特约书稿在撰写阶段，以及1份专利申请已经提交在等待实审。本项目的成功实施有助于解决当前青少年脑发育研究中所存在的多因素关系不明确、神经网络机制不具体、脑活动和行为缺乏对应、以及心理学理论缺乏应用检验四个方面的关键问题。项目执行过程中形成的脑功能网络可视化工具也有望转化为应用成果，为基于脑功能磁共振成像的临床诊断提供更加丰富的功能网络信息。

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