精神分裂症作为现代社会主要的精神疾病之一,病因尚未明确,临床上主要表现出情感、注意、行为和思维等多方面异常。目前还没有有效的预防和治疗手段,病症往往伴随患者一生。胼胝体作为人脑最大的白质纤维组织,是人脑半球间传递各种初、高级功能信息的核心枢纽。早期研究表明精神分裂症患者的胼胝体厚度更薄和在大脑半球间各种初、高级功能信息传递任务中显示出异常功能活动。尽管已有部分研究对精神分裂症患者的胼胝体结构和功能进行了分析,但关于精神分裂症患者胼胝体区域的异常功能活动及其如何和大脑其它区域进行异常信息传递的神经机制,目前仍然不清楚。功能性磁共振成像（Functional magnetic resonance imaging,fMRI）根据血氧水平依赖（Blood oxygenation-level-dependent,BOLD）信号来检测和神经活动有关的血流动力学改变。采用BOLD信号,研究人员能够评估跨局部大脑区域之间的时间同步活动。然而,关于fMRI的大多数研究主要集中在灰质BOLD信号上,而来自白质的BOLD信号通常被认为是噪声为主且在研究中很少被报道。最近的研究表明,白质BOLD信号并不能简单当作噪声,其能反映人脑的内在神经活动。本文将在多模态脑成像的基础上,以新颖的白质功能成像领域为切入点,探索胼胝体和白质功能网络间的内在联系及其精神分裂症应用,可望为理解精神分裂症大脑半球间异常信息传递提供新的机遇。本论文概括为两大部分,共包括四个主要内容:第一部分,发展构建胼胝体和白质功能网络间的功能和结构分割图谱的新方法和新理论,是本文方法部分。由于白质功能信号的意义仍然存在争议,如何验证胼胝体和白质功能网络间的独特内在连接模式是由大脑的神经活动导致,而不是随机生理噪声?针对这些问题,本文结合静息态fMRI和弥散张量成像（Diffusion tensor imaging,DTI）数据,采用偏相关和winner-take-all分析方法,成功构建了对应于不同白质功能网络的胼胝体功能和结构分割图谱,并采用另一组数据集验证胼胝体分割图谱的再现性。该部分包括两个主要内容:1、构建对应于白质功能网络的胼胝体功能分割图谱。采用K-means聚类的分析方法,在高分辨率人脑连接组织的fMRI数据集上,获取对称的白质功能网络。随后,结合偏相关和winner-take-all算法获取对应于不同白质功能网络的胼胝体功能分割图谱。结果发现,胼胝体的确具有可重复的对应于不同白质功能网络的独特空间分布模式,而且胼胝体不同的区域分别对应着大脑的不同初、高级功能系统。此研究为理解胼胝体到全脑功能网络间的信息交流开启一扇新的窗口,将有助于理解正常大脑半球间信息传递的神经基础以及各种精神疾病功能紊乱的机制。2、构建对应于白质功能网络的胼胝体结构分割图谱。结合fMRI和DTI数据,此研究以上述获取的白质功能网络和胼胝体为白质纤维追踪的感兴趣区域,获取基于人口的胼胝体概率分割图谱。结果显示,胼胝体的功能和结构分割图谱间具有较好的协调性,夯实了胼胝体具有对应于不同白质功能网络的分割图谱。另外,这种功能和结构的协调性暗示了白质BOLD信号并非随机噪声,其能反映大脑的神经活动。第二部分,精神分裂症大脑半球间异常信息传递研究。精神分裂症产生幻觉、妄想和认知障碍损伤的神经机制尚未完全阐明,亟需寻找新的突破口来全面阐述精神分裂症的脑损伤机制。提出从新颖的白质功能领域出发,建立精神分裂症患者胼胝体和白质功能网络间的异常连接模式,揭示精神分裂症患者临床表征的神经机制。该部分包括两个主要内容:1、采用镜像同伦的功能连接方法,探索精神分裂症患者半球间的异常同伦连接,并结合DTI纤维追踪技术刻画双侧异常同伦连接穿过的胼胝体亚区。结果发现,精神分裂症患者双侧枕中回、胼胝体、中央前回和中央后回的功能连接异常降低,并且双侧中央前回和胼胝体的结构连接异常,为精神分裂症患者胼胝体和白质功能网络间异常连接的研究提供了依据。2、采用多模态脑成像技术,分析胼胝体-白质-皮层环路的异常功能和结构连接,并刻画异常连接和疾病临床特征间的内在关联。研究发现,精神分裂症患者在对应于灰质视觉网络、执行控制网络、腹侧注意网络和默认网络功能系统的胼胝体-白质-皮层环路显示出异常功能和结构连接,揭示了精神分裂症患者胼胝体-白质-皮层环路的异常信息传递,为理解精神分裂症的妄想、幻觉和认知障碍损伤提供了新的线索。本学位论文以全新的白质功能成像领域为切入点,构建了对应于不同白质功能网络的胼胝体分割图谱,形成了探索精神疾病的新方法和理论基础;采用上述方法和理论,探索了精神分裂症患者胼胝体-白质-皮层环路的异常功能和结构连接,对深入理解精神分裂症患者半球间异常信息传递的神经机制提供了重要线索。