三、項(xiàng)目簡(jiǎn)介（限1頁(yè)）-中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院

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1、2018年國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)提名公示項(xiàng)目名稱：功能成像腦連接機(jī)理與機(jī)器學(xué)習(xí)提名者：湖南省提名等級(jí)：國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)提名意見(jiàn)：揭示大腦結(jié)構(gòu)與功能連接模式及其與個(gè)體行為、群體特征之間的相互關(guān)系，是當(dāng)前腦科學(xué)及信息處理領(lǐng)域面臨的重大課題。該項(xiàng)目提出或改進(jìn)一系列機(jī)器學(xué)習(xí)方法以研究腦功能與結(jié)構(gòu)的連通性模式，首次提出采用全腦靜息連接網(wǎng)絡(luò)對(duì)腦狀態(tài)解碼，提取出區(qū)分度最大腦區(qū)進(jìn)行功能連接機(jī)理分析的方法；突破了高維、低信噪比及大個(gè)體差異條件下腦網(wǎng)絡(luò)特征提取和特異性分析的關(guān)鍵技術(shù)；提出面向重大腦疾病臨床輔助診斷的無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)方法，為疾病的客觀診斷和療效評(píng)估提供了重要手段

2、；腦連接的任務(wù)調(diào)節(jié)機(jī)理及病理機(jī)理研究取得重要進(jìn)展，得到國(guó)際學(xué)術(shù)界高度評(píng)價(jià)。該項(xiàng)目獲2015年度湖南省自然科學(xué)一等獎(jiǎng)，八篇代表性論著發(fā)表在Brain、NeuroImage、HumanBrainMapping、BiologicalPsychiatry等該領(lǐng)域重要期刊，兩篇進(jìn)入ESI前1%高被引論文，并得到Science,NatureReviewsNeuroscience,TrendsinCognitiveScience,PNAS等權(quán)威刊物引用。成果引起包括20余位院士在內(nèi)的國(guó)際同行廣泛關(guān)注并產(chǎn)生重要影響?；陟o息態(tài)腦連接網(wǎng)絡(luò)的抑郁癥分類結(jié)果被Bra

3、in期刊以封面論文形式報(bào)道。抑郁癥默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)異常模式的原創(chuàng)性工作，被美國(guó)生物精神病學(xué)會(huì)授予2013年Ziskind-SomerfieldResearchAward提名獎(jiǎng)。推薦該項(xiàng)目為國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)。項(xiàng)目簡(jiǎn)介：腦功能連接(網(wǎng)絡(luò))是指不同空間分布的腦區(qū)之間通過(guò)功能協(xié)同，共同完成特定認(rèn)知或生理功能的神經(jīng)活動(dòng)組織形式。揭示大尺度腦網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)模式及其與個(gè)體行為和群體特征之間的相互關(guān)系，進(jìn)而理解大腦的信息處理方式，是當(dāng)前腦科學(xué)及信息處理領(lǐng)域面臨的重大課題，對(duì)于構(gòu)建精神類疾病的客觀診斷指標(biāo)具有重要研究?jī)r(jià)值。本項(xiàng)目圍繞腦功能與結(jié)構(gòu)連接的機(jī)器學(xué)習(xí)和精神類疾病的

4、腦網(wǎng)絡(luò)機(jī)理兩大前沿問(wèn)題，開(kāi)展腦結(jié)構(gòu)連接、功能連接及有效連接的建模及分類方法研究，系統(tǒng)地解決了數(shù)據(jù)維數(shù)高、信噪比低和個(gè)體差異大等條件下，腦連接網(wǎng)絡(luò)的精細(xì)特征提取和特異性模式分析的技術(shù)難題，并在精神類疾病的腦連接機(jī)制及客觀診斷指標(biāo)等研究方面取得如下重要進(jìn)展：(1)首次提出采用全腦靜息功能連接網(wǎng)絡(luò)對(duì)腦狀態(tài)解碼，提取區(qū)分度最大腦區(qū)進(jìn)行功能網(wǎng)絡(luò)機(jī)理分析的方法。采用噪聲流形學(xué)習(xí)對(duì)靜息態(tài)腦連接模式進(jìn)行分類，成功提取出嵌入在高維功能網(wǎng)絡(luò)中與疾病有關(guān)的低維流形分布；采用統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)方法研究重度抑郁癥腦連接疾病相關(guān)模式，從大尺度腦網(wǎng)絡(luò)水平揭示出默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)、情感網(wǎng)絡(luò)、視覺(jué)

5、皮層區(qū)和小腦功能連接可能是導(dǎo)致精神疾病情緒和認(rèn)知行為異常的原因之一；采用稀疏表達(dá)方法克服腦連接模式分析的“維數(shù)災(zāi)難”問(wèn)題，有效辨識(shí)出人腦結(jié)構(gòu)和功能模式的性別差異，發(fā)現(xiàn)主要存在于感覺(jué)運(yùn)動(dòng)區(qū)及認(rèn)知腦區(qū)的年齡編碼區(qū)域。(2)首次提出面向重大腦疾病臨床輔助診斷的無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)方法。在不依賴于臨床行為學(xué)診斷信息的前提下，利用前扣帶回膝外周的不同功能子區(qū)，實(shí)現(xiàn)重度抑郁癥患者92.5%的區(qū)分準(zhǔn)確率，檢測(cè)出的高區(qū)分度腦區(qū)位于情感與認(rèn)知回路，從腦網(wǎng)絡(luò)角度證實(shí)抑郁癥的情感與認(rèn)知功能障礙假說(shuō)。方法和結(jié)果為建立面向重大精神類疾病輔助診斷和療效評(píng)估的影像學(xué)指標(biāo)提供了新手段。

6、(3)腦連接網(wǎng)絡(luò)的機(jī)理研究取得重要進(jìn)展。首次發(fā)現(xiàn)抑郁癥默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的異?；顒?dòng)呈現(xiàn)“前高后低”的模式，從實(shí)證角度證實(shí)國(guó)際權(quán)威學(xué)者有關(guān)抑郁癥默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)異常模式的猜想，為揭示抑郁癥的特征性生物學(xué)標(biāo)記提供了重要實(shí)驗(yàn)依據(jù)；發(fā)現(xiàn)抑郁癥默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)前部和后部不同的藥物治療響應(yīng)模式；通過(guò)抑郁心理易感性特征與默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合分析，從腦網(wǎng)絡(luò)的角度揭示出冗思和自傳體記憶參與抑郁的神經(jīng)機(jī)制。項(xiàng)目已在Brain，NeuroImage，BiologicalPsychiatry，IEEETransactions等國(guó)際重要期刊發(fā)表SCI論文43篇，8篇代表性論文googlescholar

7、他引1177次，SCI期刊他引753次，2篇進(jìn)入ESI前1%高被引論文，得到Science,NatureReviewsNeuroscience,TrendsinCognitiveScience,PNAS等頂級(jí)期刊的引用，入選OxfordHandbookofFunctionalBrainImaging,HandbookofNeuroimagingDataAnalysis)等英文專著10余部該項(xiàng)目已獲2015年度湖南省自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。得到國(guó)際權(quán)威學(xué)者的引用與好評(píng)，引用者包括美國(guó)科學(xué)院院士、美國(guó)工程院院士、英國(guó)皇家科學(xué)院院士、英國(guó)皇家工程院院士、加拿

8、大皇家科學(xué)院院士等20余名院士和IEEEFellow、AAAIFellow等50多位學(xué)會(huì)會(huì)士，并多次被國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)官方報(bào)道。在抑郁癥默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)異常模