AI辅助脑图谱实现脑部扫描空前细节分析
研究人员开发出一种新型脑图谱，能够以前所未有的精细度可视化人类大脑结构。
人类大脑包含数百个相互连接的区域，驱动着我们的思维、情绪和行为。现有脑图谱虽能识别MRI扫描中的主要结构——例如支持记忆和学习的海马体——但难以检测其更精细的亚区域。这些细微差别至关重要，因为阿尔茨海默病等疾病发展过程中，海马体等区域的不同亚区会受到差异化影响。虽然显微镜组织学可在细胞层面观察大脑，但无法用于活体检测，限制了其在理解大脑发育、衰老及疾病过程中的应用。
发表在《自然》杂志的最新研究推出了NextBrain，这是首个适用于成年活体患者的全脑图谱，能在数分钟内以此前无法实现的细节水平分析MRI扫描数据。该图谱已免费开放，研究者期望其最终能加速脑科学发现向阿尔茨海默病等疾病更精准诊断与治疗的转化。
AI辅助脑图谱的构建过程
研究团队耗时六年构建该图谱，过程如同完成精密的拼图。他们首先对五例人脑标本进行MRI扫描，随后将每例大脑精细解剖成10,000片组织切片，经染色处理以标识脑结构，再在显微镜下拍摄成像，最终重组为三维数字模型——扫描图像如同拼图盒封面般指导复原过程。
AI技术被用于对齐显微镜图像与MRI扫描，校正两种技术间的差异，确保拼接无重叠或间隙。研究团队在五例大脑的数字模型中标注了333个脑区，AI极大加速了该流程；若手动完成，研究人员估计需耗费数十年。
伦敦大学学院医学物理与生物医学工程系及哈佛医学院附属麻省总医院的资深作者胡安·欧亨尼奥·伊格莱西亚斯博士表示：“NextBrain是弥合显微镜成像与MRI技术鸿沟的成果。通过结合高分辨率组织数据与先进AI技术，我们创建了能以前所未有的细节分析脑扫描的工具，为研究神经退行性疾病和衰老开辟了新可能。”
该图谱整合五例大脑模型生成普适性参考，适用于所有成年个体，可自动推断活体或遗体MRI扫描中的精细结构。
千例扫描验证图谱精准度
NextBrain在数千例MRI数据集上成功验证，证明其能在不同成像条件和扫描仪类型中可靠识别脑区。在一项实验中，团队用该图谱自动标注公开的超高分辨率MRI扫描区域，其结果与人工标注高度吻合，甚至精确到海马体等微小亚区。
另一项实验中，研究者将NextBrain应用于3000余例活体MRI扫描，分析脑容量年龄相关变化。相比现有工具，该图谱实现了更精细的衰老模式分析。
伦敦大学学院神经病学研究院及神经疾病脑库的研究作者扎内·尤南穆克塔内博士指出：“构建此图谱的目标是让研究者能快速、一致地识别活体患者的数百个脑区，同时保持显微镜数据的精细解剖精度。NextBrain的解剖细节水平令人瞩目，其公开共享将使全球研究者立即受益。”
“NextBrain提供了无与伦比的脑细胞架构地图。该图谱奠定的基础现可实现活体脑影像的快速、精准、便捷分析，使我们在症状出现前就能探测阿尔茨海默病等神经退行性疾病的最早期迹象，从而推进对这些毁灭性疾病的认知、监测与最终预防能力。”
所有支撑NextBrain的数据、工具及标注已通过FreeSurfer神经影像平台开源发布，同步提供可视化工具和教育资源。
参考文献： Casamitjana A, Mancini M, Robinson E, et al. A probabilistic histological atlas of the human brain for MRI segmentation. Nature. 2025. doi: 10.1038/s41586-025-09708-2
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