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数据库PNAS：崔再续团队发现白质功能连接携带非冗余信息，独立预测脑年龄、认知与精神病理
白质通路构成了人类连接组中跨区域通讯的结构骨架，然而涉及白质的功能连接（FC）是否携带超越灰质网络的信息仍不清楚。
2026年8月10日,中国医学科学院北京协和医学院崔再续独立通讯在
PNAS
在线发表题为
White-matter functional connectivity uniquely predicts brain age, cognition, and psychopathology beyond gray-matter connectivity
的研究论文。该研究检验了白质FC（W-M FC）是否独特地预测脑年龄、认知和精神病理学。
在四个涵盖从童年到青年期的独立发育队列中（总n=2,370），作者显示W-M FC，包括白质-白质和灰质-白质连接两者，强有力地预测了脑年龄的个体差异。关键地，这些预测在控制了灰质FC后仍然显著，证明了W-M FC捕捉了与脑发育相关的非冗余功能信息。
作者进一步证明W-M FC同样解释了认知表现（n=4,388）和ADHD症状（n=4,465）中的独特方差。特征权重分析揭示了连合纤维、投射纤维、浅层纤维和联络纤维的突出贡献，表明了一种结构化的白质功能架构，该架构补充而非镜像了灰质功能组织。
总之，这些发现将W-M FC确立为人连接组中一个独特且具有行为意义的组分，将人类神经发育模型扩展到超越单独灰质FC的范围。
人类行为、认知和心理健康源于大规模功能脑网络间的协调相互作用。数十年的功能神经影像研究主要聚焦于灰质（GM），揭示了灰质功能连接（FC）从童年到青春期经历成熟，与认知表现的个体差异相关，并在精神疾病中发生改变。因此，当前关于人脑发育和行为变异的功能研究几乎仍然完全以灰质为中心。
相比之下，白质（WM）由有髓鞘的长程通路组成，约占人脑体积的近一半，但主要从结构角度被考虑。尽管弥散成像和病变研究充分确立了白质通路对脑区间通讯的重要性，但其功能组织仍未得到充分探索。
然而，越来越多的工作表明，在静息和任务参与期间均可可靠地检测到白质BOLD信号。白质功能网络已被划分为多个层次，其中一些与皮层系统紧密同步，而另一些则显示出更独立的结构。
多模态研究进一步表明，白质BOLD FC与通过颅内EEG测量的电生理连接一致，并受到潜在结构通路的约束。尽管有这些进展，白质FC是否提供了超越灰质FC所捕捉的关于神经发育、认知或精神病理学的独特信息仍然未知。
图1.灰质和白质分块以及相应的FC矩阵（摘自
PNAS
）
为回答这一问题，作者将多队列发育成像与大规模预测建模相结合。在涵盖从童年到青年期的四个独立队列中，作者评估了白质FC——包括白质束内部（W-W）和灰质与白质区域之间（G-W）——是否预测脑年龄，以及这些预测在考虑了灰质连接（G-G）后是否仍然显著。
随后，作者使用青少年脑认知发展（ABCD）研究来检验W-W和G-W FC是否与认知表现和主要精神病理学维度（包括ADHD、外化症状和一般精神病理学）相关。在所有分析中，作者发现白质FC强有力地预测了脑年龄和认知，其中G-W连接对ADHD症状尤其具有相关性。
重要的是，这些关联解释了超越灰质连接的独特方差。对这些预测有贡献的纤维束横跨连合纤维、投射纤维、浅层纤维和联络纤维，揭示了一种结构化的白质功能架构，该架构与灰质连接平行但不能归结为灰质连接。
总之，作者的发现将白质FC确立为人连接组中一个独特且具有行为意义的组分，将当前以灰质为中心的脑发育、行为和精神病理学模型扩展到包括WM内的功能组织。
参考消息：https://doi.org/10.1073/pnas.2604191123
