中国科学院发布脑-脊髓同步核磁共振开放数据库,推动神经科学研究新进展
中国科学院心理研究所研究员孔亚卓团队近日发布全球首个开放的脑–脊髓同步功能磁共振成像数据库CoSpine,标志着中枢神经系统整体研究方法取得重要突破。该成果以开放数据库形式发表于《Scientific Data》。 人体的疼痛感知、运动控制与情绪调节等高级功能依赖于大脑与脊髓的高效协同。然而,传统磁共振成像技术受限于硬件覆盖范围和信噪比,难以在一次扫描中同步获取大脑、脑干、小脑及颈段脊髓的完整神经活动。为突破这一瓶颈,孔亚卓团队开发了CoSpine成像方案,实现单视野下从大脑到颈段脊髓的连续高分辨率同步采集。该方案融合多频带并行采集与并行重建算法,在保持1.5毫米空间分辨率的同时,显著提升时间采样效率和图像质量。 研究团队还构建了完整的数据处理与分析流程,涵盖数据采集、预处理、标准化配准与统计建模。针对脊髓解剖结构特殊性,团队优化了国际主流软件包,引入呼吸与心跳信号的实时记录,结合生理噪声建模方法,有效降低生理干扰。同时,为解决脑干与脊髓区域因磁场不均导致的信号失真和几何形变问题,方案采用局部匀场优化与反向相位B₀校正策略,显著提升图像信噪比与空间稳定性。 CoSpine数据库已上线OpenNeuro平台,并在GitHub(LINIP-share/CoSpine)公开分析代码与使用说明。数据库包含两个采集站点、61名健康受试者的数据,涵盖经典热痛刺激与主动运动任务两种范式,验证了成像与分析流程在不同功能系统中的可靠性和可重复性。 该工作为研究脑–脊髓功能交互机制提供了标准化、可复现的方法学基础,推动神经影像学从“局部观察”迈向“整体协同”研究。研究获国家自然科学基金委员会、科学技术部等项目支持。
