基于性别的人脑解剖变异综合研究及性别特异性脑模板的开发

Q3 Engineering Brain multiphysics Pub Date : 2023-01-01 DOI:10.1016/j.brain.2023.100077

Mohammadreza Ramzanpour , Bahram Jafari , Jeremy Smith , Jason Allen , Marzieh Hajiaghamemar

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摘要

本研究调查了基于性别的人类大脑结构变化，以及性别特异性大脑模板的必要性和开发过程。比较500名女性和500名男性受试者的磁共振图像，平均皮层厚度没有观察到基于性别的显著差异，然而，所有体积值，包括大脑总体积（TBV）和主要的19个大脑区域，发现女性和男性之间存在显著差异。此外，分析各区域的体积分数表明，并非所有区域的性别差异都与TBV成正比。这些发现强调了区分人脑研究中基于性别的差异的重要性。虽然已经为具有相同特征（如种族或年龄）的普通人群和队列开发了大脑模板，但缺乏针对性别的大脑模板。为了填补这一空白，并为每个性别找到一个有代表性的参考大脑图像，为女性、男性和混合人群受试者开发了非线性模板。接下来，使用109张女性和109张男性大脑图像来评估大脑模板的性别特异性。据观察，女性和男性受试者被登记到其性别特异性模板中，变形/翘曲量最低，这证实了性别特异性模版对其目标人群的代表性更好。这项研究的发现，包括模板和报告的变异，可用于涉及性别二型大脑疾病、疾病和/或损伤的研究，如受基于性别的大脑解剖差异影响的创伤性脑损伤。意义陈述人脑在不同区域的大小和体积组成上都表现出基于性别的差异。尽管存在这些差异，但缺乏针对性别的大脑模板。解决这一差距标志着我们研究的重要性，正如这里简要解释的那样。我们已经表明，男性和女性大脑的差异超出了简单的尺度，对与基于性别的大脑总体积变化不成比例的区域差异的观察促使我们开发性别特异性模板。这些性别特异性模板的代表性和差异是通过测量受试者非线性配准所需的翘曲量来评估的。研究表明，与异性或混合人群大脑模板的注册相比，女性和男性受试者注册到相应的性别特异性模板涉及较低水平的扭曲。

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