目的·使用模式生物秀丽隐杆线虫(简称线虫)研究癌-睾丸抗原14(cancer-testis antigen 14,CT14)对其胚胎及幼虫发育的影响,探索CT14在发育中的潜在功能和作用机制.方法·利用显微注射构建可诱导表达人源CT14(HsCT14)、缺失CT14特异性中间序列(CT14-specific intermediate region,CIR)的截短突变体HsCT14?CIR及绿色荧光蛋白对照的转基因线虫品系,观察并比较全长和截短突变体CT14表达后对线虫虫卵的胚胎发育及幼虫发育过程的影响.构建可诱导表达食蟹猕猴(Macaca fascicularis)和倭狐猴(Microcebus murinus)CT14的线虫品系,比较异源表达不同灵长类种属来源的CT14对线虫虫卵孵化率及幼虫成虫率的影响.通过Smart-seq转录组测序技术分析CT14表达引起的线虫胚胎的基因表达差异,并采用京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路富集分析和基因集富集分析(Gene Set Enrichment Analysis,GSEA),进一步探索线虫胚胎中受CT14 影响的相关生物学过程及通路.结果·HsCT14及其截短突变体HsCT14?CIR的诱导表达显著降低了线虫虫卵孵化率,其中HsCT14的表达对孵化率的影响较大.微分干涉对比(differential interference contrast,DIC)显微技术观察显示,表达HsCT14的线虫胚胎在发育的comma期表现出明显的形态学异常.HsCT14及其截短突变体HsCT14?CIR表达后的线虫幼虫成虫率显著低于绿色荧光蛋白对照组,并出现生长阻滞现象,其中HsCT14的表达对成虫率的影响较大.食蟹猕猴CT14(MfCT14)的表达对线虫虫卵孵化率及幼虫成虫率的影响与人源HsCT14相似,而倭狐猴CT14(MmCT14)的表达对上述指标的影响显著低于HsCT14和MfCT14.Smart-seq转录组测序结果显示,CT14的表达可能影响线虫胚胎的多个生物学过程,涉及ATP依赖的染色质重塑过程和DNA复制通路等.结论·CT14的异源表达显著干扰线虫的胚胎发育和幼虫发育,CIR起了关键的增强作用.推测CT14可能通过影响染色质重塑等多个通路的基因表达,在发育生物学中发挥重要调节作用.

目的:应用基于体素的形态学测量方法结合李代数微分同胚配准算法(Voxel-based morphometry-diffeomorphic anatomical registration through exponential lie algebra,VBM-DARTEL)测定颞叶癫痫(Temporal lobe epilepsy,TLE)患者大脑灰质和白质的体积改变并研究其与执行功能的关系.方法:收集经确诊的左侧颞叶癫痫(Left-sided temporal lobe epilepsy,lTLE)患者16例、右侧颞叶癫痫(Right-sided temporal lobe epilepsy,rTLE)患者26例及健康对照者(Healthy control,HC)38例,行常规MRI扫描并采集3D快速梯度回波T1加权像;应用VBM-DARTEL方法计算分割后的脑灰质和白质体积值,并获得有统计学差异的脑区(P<0.001,uncorrected,K≥50);应用注意网络测试评价执行功能;研究全脑灰、白质体积值与执行功能的关系.结果:TLE患者有全脑广泛的脑灰、白质体积的减少,灰质体积减少以颞叶、额叶为著,白质体积的减少则主要在颞叶和海马;rTLE组的右侧楔前叶灰质较lTLE组明显减少;未发现灰、白质体积增加的脑区;lTLE组和rTLE组执行网络效率值均较HC组显著增大(P<0.05),lTLE组的执行网络效率值较rTLE组显著增大(P<0.05);rTLE组执行网络效率值与灰质体积值呈负相关.结论:TLE患者存在大脑灰质和白质结构的改变,不同致痫侧的TLE患者结构和功能改变存在差异,rTLE患者全脑灰质体积的减少导致执行功能下降.

微分同胚Demons能保证变形场的光滑可逆性,避免不合理形变的产生,但迭代次数需手动设定,且对配准结果影响较大.为解决此问题,提出自适应微分同胚的多分辨率Demons算法.首先利用非刚性配准的优化理论框架和多分辨率的策略,引入基于灰度的相似度能量函数,并设置配准终止条件,最终实现迭代次数的自适应.用check board图像,相同模态和不同模态的磁共振图像进行测试,采用配准评价指标进行定量分析,并分析不同驱动力和参数对配准结果的影响.实验结果表明:对于相同模态的磁共振图像,均方误差为514.796 5,归一化互相关系数为0.999 3,结构相似度为0.994 8;对于不同模态的磁共振图像,均方误差为1 354.1,归一化互相关系数为0.593 5,结构相似度为0.511 6;该算法均方误差最小,归一化相关系数、结构相似度最高;该算法具有高效性和鲁棒性,可用于磁共振图像的非刚性配准.

目的 采用基于体素的形态学测量-自建模板及微分同胚图像融合(VBM-DARTEL)算法,对比近期发病儿童创伤后应激障碍(PTSD)患者和创伤暴露的健康对照(TEC)的脑灰质结构差异,并分析差异脑区的体积与患者症状严重程度的相关性.方法 采集2008年5月12日汶川大地震后7~15个月的幸存儿童的高分辨率三维T1WI图像,PTSD患者28例、TEC 26例.采用Matlab 2012b工作平台下SPM8软件的VBM-DARTEL工具包进行图像分析,采用一般线性模型应用两样本t检验比较两组被试的灰质体积差异(P<0.005,AlphaSim矫正),用SPSS分析差异脑区的体积与患者临床创伤应激障碍诊断量表(CAPS)评分及PTSD自评量表(PCL)评分的相关性.结果 与TEC比较,儿童PTSD患者左侧额下回、辅助运动区、楔前叶和双侧小脑半球灰质体积下降(核团大小分别为230、118、134、298、325个体素,P<0.005).左侧楔前叶和辅助运动区灰质体积与CAPS评分呈正相关(r值分别为0.402、0.410,P值均<0.05),左侧辅助运动区灰质体积与PCL评分呈正相关(r=0.383,P=0.049).结论 近期发病儿童PTSD患者脑灰质结构改变以萎缩为主.双侧小脑的灰质萎缩可能是儿童PTSD患者与成人PTSD患者不同的脑结构特征.

东亚中更新世古人类在头骨、下颌骨、牙齿等解剖部位表现出不同程度的形态多样性,中期成员代表为直立人,而晚期成员的演化地位具有较大争议.为进一步了解东亚中更新世古人类内部的形态变异特点和为东亚中更新世晚期古人类分类提供依据,本文使用微分同胚的表面匹配(Diffeomorphic Surface Matching,DSM)和形态测量图(Morphometric map)对下颌第二臼齿(M2)釉质-齿质连接面的形状和齿冠侧面釉质厚度分布模式进行了量化分析.结果 显示:1)东亚中更新世古人类与晚期人属成员(尼安德特人和现代人)存在较明显的形态差别;2)该时段晚期的东亚古人类相对中期直立人在侧面釉质厚度分布规律上具有独特性,并在釉质-齿质连接面的三维形状上与晚期人属成员更加接近.本文在以往对东亚中更新世古人类牙齿内外结构单个性状研究的基础上,使用三维形态测量方法进一步量化了M2釉质-齿质连接面三维形状和侧面釉质厚度分布模式两项重要特征的变异特点,这对未来该时段同类型牙齿的形态鉴定以及解决东亚中更新世晚期古人类的分类地位具有一定意义.

目的:研究0～2岁中国正常婴幼儿大脑白质微结构发育演变过程的磁共振弥散张量特征,建立婴幼儿脑白质微结构标准模板并进行验证.方法:应用非线性高配准精度的微分同胚非刚性配准范式(large deformation diffeomorphic metric mapping,LDDMM)对核磁弥散张量图像进行配准,选取经神经内科医师、影像科医师及Gesell发育诊断量表(Gesell developmental scale,GDS)评估临床查体、运动和认知均正常,常规核磁头颅检查未见颅内占位及先天畸形,足月顺产,无母体孕期疾病(妊高症、糖尿病等)、宫内缺血缺氧、头颅外伤、颅内感染、颅内手术病史、精神疾患家族史的0～2岁婴幼儿共120例进行头颅扩散张量成像(diffusion tension imaging,DTI)扫描,按照婴幼儿年龄将数据分为6组(A组:1 d～1.5个月,B组:1.5～4.5个月,C组:4.5～9.0个月,D组:9～15个月,E组:15 ～21个月,F组:21 ～ 24个月),以每组选定的独立样本为模板,应用MRlcron、DtiStudio、DiffeoMap及SPM软件结合LDDMM配准算法对所得DTI数据进行数据预处理、张量计算和图像归一化,并应用Matlab对最终图像进行平均计算构建相应组别对应的平均图谱.建立图谱包括各向异性(fractional anisotropy,FA)图、彩色编码图、T1加权像图(T1 weighted image,T1WI)、b0图以及平均弥散加权图(mean of diffusion weighted figures,DWfs).结果:建立0～2岁中国婴幼儿磁共振正常大脑白质FA、T1WI、b0、DWfs以及彩色编码模板,所有模板主观评分均超过2分,客观评估参量模板均方根误差(root mean squared error,RMSE)控制在0.19以下,且根据结构T1模板建立的月龄0～2岁儿童大脑平均体积变化立方趋势图与既往文献报道结构模板变化趋势相同.结论:应用非线性高配准精度的微分同胚非刚性配准范式建立的0～2岁中国正常婴幼儿大脑白质微结构发育演变模板,不仅为进一步分析人类大脑发育及功能形成过程、脑发育相关疾病的机制和治疗效果提供基础数据,而且为医疗、教学、科研提供客观的影像学信息.

目的 探讨平面回波图像(echo planar imaging,EPI)与自建模板及微分同胚图像融合(DARTEL)空间配准模板对脑小血管病(cerebral small vessel disease,CSVD)的静息态功能磁共振成像(fMRI)数据分析的影响.方法 选择2019年11月～2021年6月首都医科大学宣武医院神经内科门诊确诊的老年CSVD患者36例为观察组,选择同期我院体检的性别、年龄匹配的健康志愿者35例为对照组,采集2组静息态fMRI数据,用EPI和DARTEL 2种空间配准模板分别对数据进行度中心度(DC)分析.分析观察组与对照组比较z值化DC图改变的脑区,采用错误发现率(FDR)校正.结果 观察组与对照组在EPI空间配准模板下得到的z值化DC图比较,无统计学差异(t=11.257,FDR校正,P＞0.05).采用DARTEL空间配准模板发现,观察组与对照组比较z值化DC图激活降低的脑区位于双楔叶和左枕上回,DC图激活增强的脑区位于双楔前叶、双后扣带回、双中央旁小叶、左楔叶,结果叠加在蒙特利尔神经研究所标准的T1WI图像上显示,连续体素＞10个(FDR校正,P＜0.05).结论 对于老年CSVD患者的静息态fMRI数据分析,不同种类的空间配准模板对其结果的影响很大,老年亚裔CSVD患者采用DARTEL模板更适合.