顶下小叶是大脑高级联络皮层之一,位于大脑的中心附近,负责接收和整合躯体运动、听觉和视觉不同模态的信息,在语言和工具使用等高级认知功能中扮演了重要角色。这些功能不仅具有人类特异性,也具有半球特异性。另外,在进化过程中,人类的顶下小叶是皮层显著扩张的区域之一;皮层的进化扩张模式与其在发育过程中的扩张模式具有相似性。这些显著扩张的脑区在发育过程中通常最晚成熟,受到的影响也最大。因此,从进化和发育上研究顶下小叶的结构和连接不对称性对理解人类大脑特异性功能的起源以及发育过程具有重要意义。本文围绕跨物种顶下小叶脑图谱的构建,利用多模态磁共振成像数据探索跨物种比较方法,从进化和发育上研究顶下小叶的结构和连接的不对称性。本文的主要成果如下:1)提出了纤维束的精细划分方法,实现了上纵束/弓状束的精细划分。本文利用30个20～35岁正常成年人的高质量弥散加权成像数据,基于纤维连接模式,提出了一种新的白质纤维束自动划分方法,并借助于纤维束与皮层脑区的连接模式的一致性,将上纵束/弓状束划分为更加精细的十个亚纤维束。本文详细描绘了精细亚纤维束的结构连接模式、功能、行为表型以及不对称性。此方法也被用于其它主联络纤维束的划分,得到了相应的精细亚纤维束划分。这些结果有助于深入理解白质纤维束的结构和连接,为理解人类语言通路的进化和发展提供新的见解。2)构建了跨物种顶下小叶脑图谱。本文借助于弥散加权成像数据,提出了基于表面的跨物种分区方法。利用40个人类、27个黑猩猩和8个猕猴磁共振数据和相同的方法分别将人类、黑猩猩和猕猴的顶下小叶划分为四个子区,从而得到了跨物种顶下小叶脑图谱。特别地,四个子区在这三个物种中具有一致的、前-后拓扑分布的模式。此外,通过纤维跟踪成像绘制了跨物种顶下小叶子区的结构连接模式。这一跨物种顶下小叶脑图谱有助于深入理解大脑功能单元的进化过程。3)揭示了顶下小叶在物种进化过程中的相似性和差异性。基于本文建立的跨物种顶下小叶脑图谱,从结构和结构连接上研究了顶下小叶的不对称性在进化过程中的变化。本文发现顶下小叶及其子区的结构都呈现正的异速生长比例。另外,黑猩猩和人类顶下小叶的结构具有一致的前后分离的不对称模式,即前部分子区存在向左的不对称性和后部子区分存在向右的不对称性。相对于黑猩猩和猕猴,人类顶下小叶与额叶、顶叶和颞叶皮层之间具有最广泛的不对称的结构连接,这可能为语言和工具使用等人类特异性功能提供了结构基础。黑猩猩和人类顶下小叶和顶上小叶之间物种特异性不对称的结构连接反映了顶下小叶的连接在进化过程中的变化,说明物种进化方向并不一定是一致的。人类顶下小叶与中央前回特异性不对称的连接可能与人类的利手行为和手的技能有关。4)利用284个青少年多模态磁共振成像数据,揭示了顶下小叶的结构、结构连接和功能连接不对称性在8-21岁发育过程中的变化。本文发现在结构上,顶下小叶的皮层体积、表面积和厚度在发育过程中都存在不对称性,而只发现顶下小叶C3子区的表面积与年龄存在相关的趋势。在结构连接上,顶下小叶的结构连接在发育过程中都存在不对称性,而这些不对称的结构连接与年龄的相关性较弱。在功能连接上,顶下小叶的功能连接在所有年龄段中存在向左的偏侧化,主要集中在与默认网络相关的脑区中。随着年龄增大,在11岁及以上年龄段中出现了向右偏侧化的功能连接,主要集中在与背侧和腹侧注意网络相关的脑区中。此外,顶下小叶的功能连接不对称性与年龄相关的脑区主要也集中在与背侧和腹侧注意网络相关的脑区中。这些结果说明在8-21岁发育过程中,顶下小叶的结构和结构连接的不对称性的变化较少,而其功能连接的不对称性出现显著变化。功能连接不对称性方向的翻转反映了人类功能网络的成熟过程。这些发现对理解人类认知和行为能力如何在发育过程中得到完善至关重要。