青少年脑神经发展机制及其相关行为障碍和精神疾病.ppt

1、从青少年脑神经发展机制及其相关行为障碍和精神疾病、华东师范大学认知神经科学研究所instituteofcognitiveneuroscience、ECNU、研究目的、基因分子神经行为和环境等多个研究层面，利用现代行为遗传学和脑成像技术， 根据青少年期神经系统正常发育和重建的动态过程和非正常状态下研究的认知神经科学研究成果，建立了青少年行为障碍和精神疾病早期识别的数量检测模型。 青少年在肌肉速度、免疫能力、冷热饥饿等极端环境适应能力、创伤再生和修复能力方面迅速发展，达到高峰。 个人的反应速度、推理能力、记忆能力在青少年时期逐步发展，达到顶峰。 但是，世界卫生组织的报告显示，意外事故、自杀、暴力、

2、毒品、饮酒、中毒等行为障碍的比例在青少年期显着上升。 青少年期是精神分裂、长期抑郁等重大精神疾病的初发期和高发期。 青少年期的总体伤亡率比儿童期增加了200% 300%。 青少年期：机遇和危机，青少年期脑发育和可塑性的影像学研究，美国国立精神研究中心的gieddetal (2006，2007 )使用sMRI发现青春期前后脑部分结构体积迅速增大并再次缩小的过程。 这一过程可能与脑结构的可塑性和突触剪切(pruning )有关。 Sowell (1999 )发现不同脑结构成熟存在时间差。 其中掌管决策、执行、注意、抑制的额叶皮质成熟明显慢于大脑其他结构，发育持续时间最长。 额叶皮质与其他大脑机制的

3、功能整合，特别是对amygdala和limbic system等情绪机制的监督调控，目前已成为研究大脑成熟过程的热点问题。 相应的fMRI研究才刚刚开始。精神疾病的遗传和神经发展研究、大量双生子、家庭谱系和流行病学数量支持精神疾病的遗传基础，以及环境创伤对神经发育相关期精神疾病的影响。 目前已知的与行为障碍和精神疾病有关的基因包括ca-independentcelladhesionmoleculesncam和L1、人染色体22、位于位置q11的多个基因、信令分子Neuregulin及其受体er b4(lewing 这些基因都作用于神经发展的重要阶段，包括neural precursor pro

4、liferation、neuronal migration在内的高分辨率脑成像技术为研究精神疾病的神经发展机制提供了前所未有的可能性。 用图像技术长期跟踪神经结构和功能变化轨迹对理解大脑的正常发育过程和精神疾病的发生发展机制具有重要意义。 但由于技术、资金和各种规范条例的限制，国际上的相关研究往往样本过小，跟踪时间过短，数据丢失严重。 研究结果相互冲突。 研究的重要性，国家中长期科学和技术发展规划纲要把脑科学和认知科学作为8个科学前沿问题之一，把脑重大疾病的发生发展机制、脑发育、可塑性和人智的关系作为主要研究任务。 国家自然科学基金委员会也已将“脑科学与认知科学”列入优先资助领域，提出在“十一

5、五”期间，强调多学科交叉与一致性研究，重点支持脑与行为关系研究等。 上海市制定的中长期科学技术发展规划以“脑发育、可塑性及脑高级认知功能”为基础科学研究的主要任务之一。 脑发育和可塑性的神经科学研究是国家和上海市中长期科学技术发展的重点支持方向和优先援助领域。 社会意义上，我国精神疾病感染率近年来呈明显上升趋势，15岁以上人口中重症精神疾病患者总数约1600万人，15岁以下各类精神疾病患者约3000万人。 精神和神经疾病在我国疾病总负担中排名首位，约占疾病总负担的20%。许多行为障碍和精神疾病在青少年时期首次发表，如果不及时识别和干预，往往会导致终身障碍。 “十一五”国家科技支持订划将精神疾病

6、和行为障碍作为重大难题项目，强调“全面研究了精神疾病和行为障碍的发生发展规律、特点及其可能的生物、心理和社会学影响因素，开发出了高效实用的早期识别方法和技术”。 青少年行为障碍和精神疾病的早期识别干预具有重大的经济和社会利益，对提高人类素质和建设和谐社会具有积极意义。 包括精神疾病在内的复杂行为是基因、分子、细胞、神经回路和行为多系统、多层网络作用的结果遗传基础和后天的发育、发展环境的相互作用的结果(美国能源部生命基因组修订)。 基于这一认识，对行为障碍和精神疾病的研究已经从单一现象的分析发展为“现象”、“系统”、“分子”、“基因”多个纵向水平的相互作用，并最终能够直接有机地融合遗传学、心理学

7、、影像学、医学等基础研究和临床与社会应用。多学科、多学科的系统研究手段了解青少年期神经系统正常发育和重建的动态过程，以及在非正常状态下引起行为障碍和精神疾病的机制。 多层多学科系统研究模型、布莱恩、拜哈维、家族、史蒂夫、项目# 1、链接、史蒂夫、项目# 4、新兴、项目# 2、布莱恩(Projects #1 and，2 )、childhood、adolescent/adult、DEVELOPMENT、PHARMACOGENETICS、(，Project # 6)、行为遗传学研究修订量遗传学研究相关研究微阵列分析环境、青年、少年脑成像学研究，综合多种高精度脑成像方法，事件相关脑电：伴功能活动的皮质

8、脑电活动，扩散张量磁共振成像：确定神经投影回路，评价神经髓鞘化程度，光谱磁共振成像：脑代谢水平，结构磁共振成像：皮质厚度，结构测量沟槽宽度，使用图像技术跟踪神经发展轨迹，高分辨率的脑图像技术，例如sMRI、fMRI、MRS、DTI，能够有效固定异常的神经结构和功能激活模式。 由于相对安全，在体外状态下可以长期跟踪神经的发展和变化轨迹。 作为量化表型成分分析，精神疾病的基因与发展机制研究中诊断不确定，个体差异大，可以有效克服与不同诊断症状交叉的问题。 DNA pooling和microarray analysis等高通量基因技术的出现？ 什么？ 动物模型？ 什么？ 惠敏请考虑补充，制作精神疾病早

9、期识别的数量模型。 特征提取：利用基于理论的data mining技术，从高维数据中提取重要的特征，建立模型。 Penalized likelihood方法Bayesian inference决策树方法的有效性检查：请比较标准残奥仪表方法的ROC曲线中不同的识别模型。为了提高效率，在实验设施修正上，可以对疾病和高风险群进行过度采样。 研究课题，正常和遗传高风险(Genetic high-risk )青少年922岁长时间跟踪结构成像技术(sMRI，DTI )确定了青少年期脑不同结构组织发展的动态轨迹。 应用功能成像技术(fMRI )确定动态轨迹研究在青少年期大脑不同结构功能发展中的相关调控、奖励

10、、情绪与认知神经路径之间的相互作用，了解其协调整合机制在青少年关联期阶段发展的过程。 研究脑结构与功能发展不平衡引起青少年行为障碍和精神疾病的机制。研究基因型对脑结构和功能协调发展的决定作用。 早期创伤、家庭环境和社会压力对脑结构和功能整合机制发展的影响，根据认知神经科学的研究成果，建立青少年行为障碍和精神疾病早期识别的数量模型。评价目标、基础研究：发表对相关研究领域高水平国际杂志有影响的(参照SCI论文引用数)系列学术论文(可能需要必要的定量指标)出席进一步获得国家级项目(如973重大基础研究修订计划和NSFC重点项目等)支持的国际学术年会， 举行研讨会，国际有关人员互访，以共同课题申请等多

11、种形式提高中国和上海作为青少年精神疾病神经发展机制研究的重要组成部分的学术地位和影响力。 临床应用：加强与上海精神卫生中心等医学临床机构的密切合作，在推进青少年精神疾病早期识别数量模型的正常和异常神经发展机制研究的基础上，与临床人员合作修订精神疾病早期干预的实施方案。 研究小组、临床和认知神经科学研究室(区泛彬博士)主要利用基因、行为和脑功能成像等多通道研究手段了解精神分裂症、自闭症的发生、发展的脑机制，并探讨早期监测、预防、诊断和治疗的方法。 顾博士现为美国北卡大学精神学系助理教授，在国际精神科专业SCI学刊上发表论文20篇。 大脑医学图像分析研究室(徐冬溶博士)主要开展大脑磁共振图像的研究

12、及其在诊断精神疾病中的应用，特别是在强迫症系谱疾病和自闭症的诊断与治疗中的应用，以及现代修订机科学虚拟现实技术的脑功能研究。 徐博士现为美国哥伦比亚大学医学部精神病学助理教授和纽约州立精神病研究所高级研究科学家，在磁共振影像学和脑科学等相关国际学术杂志和国际学术会议上发表了25篇同行评议论文。 统一建模和数量分析方法研究室(王晓非博士)主要开展了利用脑结构和功能图像数据诊断预测神经心理疾病方法的研究，特别是提取了脑功能和结构图像的有效生物指标，以及基于这些特征的相关统一纠错预测模型的建立和验证。 王博士现在是美国杜克大学医学部生物统订系助理教授。 国际心理学和医学健康杂志已经发表了16篇SCI

13、索引文章。 研究小组、空间认知与行动研究室(何子江博士)主要注意和记忆人的空间感觉，并研究在自然环境和虚拟现实环境中面向行动的功能机制，探索脑病患者的异常行动机制。 何博士现为路易威尔大学心理科学系正教授，在心理科学等领域的SCI杂志上发表了28篇文章。 高级认知功能神经药理学实验室(董晓蔚博士)主要采用电生理、细胞生物化学、组织学、神经药理学、动物行为学及心理物理分析等多种研究手段，从细胞、分子、突触、网络及整体系统等多个层面对精神、心理疾病的神经机制进行了深入研究， 从药理学角度探索和开拓新的有效治疗的董博士现为美国Schering-Plough研究所首席研究员，在国际生理、生物及药理学等

14、SCI杂志上发表了18篇文章。 高级认知功能分子生物学研究室(王惠敏博士)主要使用转基因动物研究长期记忆的分子和细胞学机制，寻找记忆在大脑皮层坚固储藏的部位，探索记忆障碍的发病机制和治疗方法。 美国普林斯顿大学博士后在神经科学领域的SCI杂志上发表了11篇文章。研究小组、灵长类高级认知活动和应用型认知心理学实验室(周永迪博士)主要通过神经电生理和药理学方法研究灵长类感觉交叉模式作业记忆的神经原理及其形成过程，并运用这些知识探索精神、心理疾病的神经机制。 周博士现为约翰霍普金斯大学医学部神经外科系和脑研究所助手教授，已在神经科学领域的SCI杂志上发表了16篇文章。 听觉功能可塑性研究室(张季平博

15、士)主要采用神经电生理及分子生物学方法研究脑听觉信息编码及功能可塑性。 张博士现为华东师大生命科学院教授，在神经科学领域的SCI杂志上发表了12篇文章。 认知心理学实验室(杨治良教授)主要研究内隐学习和记忆。 现任中国心理学会副理事长、上海心理学会理事长、国务院学位委员会心理学科评议小组成员、心理科学杂志主编。 自闭症儿童认知实验室(方俊明教授)主要研究儿童认知和教育心理学。 现任华东师大学学前教育与特殊教育学院院长，中国特殊教育副主编。实验室条件、本项目依托“上海市(教育部)脑功能基因组学重点实验室”、“上海市功能磁共振成像重点实验室”等科研和人才培养基地。 ECNU的“基础心理学”、“神经生物学”、“光谱学和光谱学”、“基础数学”等重点学科有力支持该多学科交叉基础研究。 国内与上海精神卫生中心、瑞金医院等国际上许多美国著名的研究型大学医学院建立了非常良