مُعَدّ مُفتوح لقاعدة بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي المتزامن للدماغ والحبل الشوكي يُطرح في الصين – الأكاديمية الصينية للعلوم تُعتمد الوظائف العقلية العليا مثل الإدراك الحسي، والتحكم الحركي، والتنظيم العاطفي على التفاعل الدقيق بين الدماغ والحبل الشوكي. يُعد الدماغ مركز القرار والقيادة، بينما يُؤدي الحبل الشوكي دورًا محوريًا في نقل الإشارات والتحكم بالانعكاسات. يضمن التفاعل الفعّال بينهما وحدة الجسم والوعي. لكن التحديات التقنية، مثل قيود المعدات ونسبة الإشارة إلى الضوضاء في تقنيات التصوير بالرنين المغناطيسي التقليدية، جعلت معظم الدراسات تركز على نشاط الدماغ أو الحبل الشوكي بشكل منفصل. ما يزال من الصعب، في ظل الظروف الحالية، التقاط إشارات عصبية مزامنة من الدماغ والحبل الشوكي في جلسة تصوير واحدة، ما يعوق فهم التفاعل الوظيفي الشامل للنظام العصبي المركزي. في ظل هذا التحدي، قام فريق بقيادة الباحث كونغ يا تساو من معهد علم النفس، الأكاديمية الصينية للعلوم، بتطوير خطة مُحسَّنة للتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي المتزامن للدماغ والحبل الشوكي، وبناء منصة مفتوحة لقاعدة البيانات تُسمى CoSpine، وتم نشرها رسميًا في مجلة Scientific Data. يُتيح حل CoSpine التقني التقاط صور مزامنة لمنطقة واسعة تشمل الدماغ، والجذع الدماغي، والجذع الصغير، وجزء الرقبة من الحبل الشوكي، في مجال رؤية واحد. وتم دمج تقنيات التجميع المتعدد الترددات (multi-band parallel acquisition) مع خوارزميات إعادة بناء متوازية، ما يُتيح الحفاظ على دقة فضائية عالية (1.5 مم) وزيادة كفاءة أخذ العينات الزمنية وتحسين جودة الصور. وقد مكّن هذا النهج من جمع إشارات عصبية من مناطق التفاعل بين القشرة الدماغية، والجذع الدماغي، والحبل الشوكي، في جلسة تصوير واحدة، مُسهمًا في تأسيس منهجية مُحَدَّثة لدراسة التفاعل الوظيفي بين الدماغ والحبل الشوكي. بالإضافة إلى تطوير التقنية، أُنشئ إطار متكامل لمعالجة البيانات وتحليلها، يشمل مراحل مُنظَّمة من جمع البيانات، وتجهيزها، وتحديثها القياسي. وتم دمج أدوات برمجية عالمية رائدة، مع تطوير خوارزميات مخصصة تراعي التراكيب المميزة للحبل الشوكي. وتمت إضافة مراقبة إشارات التنفس والنبض، واستخدام نماذج مُعَمَّلة للضوضاء الحيوية، لتعزيز استقرار الإشارة. كما تم تطبيق استراتيجيات تحسين المغناطيسية المحلية (local shimming) وتصحيح B₀ العكسي لمعالجة تشوهات الشكل وفقدان الإشارة، خاصة في مناطق الجذع الدماغي والحبل الشوكي. وأظهرت النتائج أن جودة الصور بعد المعالجة تحسّنت بشكل ملحوظ من حيث نسبة الإشارة إلى الضوضاء. تضم قاعدة بيانات CoSpine بيانات من موقعين تجريبين، و61 مشاركًا أصحاء، وتشمل صورًا أولية مزامنة للدماغ والحبل الشوكي، وتصميمات المهام، وبيانات الإشارات الحيوية. وتم اختبار الاستقرار الوظيفي للنظام في مهام معيارية، تشمل التحفيز الحراري المُلامس والحركة النشطة. وتم إطلاق قاعدة البيانات بشكل مفتوح على منصة OpenNeuro، مع مشاركة رموز التحليل وملفات التوجيه على GitHub (LINIP-share/CoSpine). تم دعم البحث من قبل مجلس المنح العلمية الوطنية واللجنة الوطنية للعلوم والتكنولوجيا في الصين. يُعد هذا العمل خطوة متقدمة في تطوير أدوات التصوير العصبي المتكاملة، ويوفر منصة مفتوحة لدعم الابتكار في فهم التفاعل الوظيفي بين الدماغ والحبل الشوكي.
人体的疼痛感知、运动控制与情绪调节等高级神经功能，依赖于大脑与脊髓之间的高效协同。大脑作为信息整合与决策中枢，脊髓则负责信号传导与反射调控，二者在结构与功能上的紧密联动，构成了中枢神经系统运作的基础。然而，受限于传统磁共振成像技术的空间覆盖范围与信噪比瓶颈，多数研究长期局限于大脑或脊髓的孤立观测，难以实现二者在时间与空间上的同步动态捕捉，严重制约了对脑–脊髓交互机制的系统理解。 针对这一关键挑战，中国科学院心理研究所研究员孔亚卓团队突破技术限制，提出并实现了同步脑–脊髓功能磁共振成像的新方案，命名为CoSpine。该方案首次在单次扫描中实现大脑、脑干、小脑及颈段脊髓的全覆盖同步采集，空间分辨率高达1.5毫米，显著提升了时间采样效率与图像质量。通过融合多频带并行采集技术与先进的并行重建算法，CoSpine有效克服了传统方法在成像范围与速度之间的权衡难题，为全脊髓–脑功能网络研究提供了可靠的技术支撑。 在数据处理层面，研究团队构建了一套完整的预处理与统计分析流程，涵盖从原始数据采集、质量控制、标准化配准到功能激活分析的全流程优化。该框架整合国际主流软件工具，并针对脊髓解剖结构的特殊性，开发了多项定制化算法。例如，通过实时记录呼吸与心率信号，结合生理噪声建模方法，有效抑制了由自主神经活动引起的信号干扰；针对脑干与脊髓区域常见的磁场不均问题，引入局部匀场优化与反向相位B₀校正策略，显著减少了图像畸变与信号丢失，大幅提升了信噪比与空间精度。 为验证方案的可靠性与普适性，研究团队在两个独立采集站点招募61名健康受试者，采用两种经典任务范式——经典接触性热痛刺激与主动运动任务——进行功能成像。结果表明，CoSpine方案能稳定诱发脑–脊髓网络的特异性激活，尤其在疼痛处理与运动控制相关通路中表现出高度一致性与可重复性。 目前，CoSpine数据库已正式在OpenNeuro平台公开，并同步在GitHub（LINIP-share/CoSpine）发布完整分析代码与使用说明，向全球科研人员开放共享。该数据库不仅包含原始影像数据、任务设计与生理记录，还提供标准化处理流程，极大降低了研究门槛，推动了脑–脊髓协同机制的深入探索。 该研究工作得到国家自然科学基金委员会与科学技术部等项目的资助，相关成果发表于《Scientific Data》。CoSpine的发布标志着我国在神经影像技术自主创新方面迈出重要一步，为未来神经系统疾病机制研究、精准诊疗与脑机接口发展提供了关键工具与数据基础。
