人脑的发育与老化是脑科学研究中的重要问题。大脑的老化将导致许多常见的神经退行性疾病。与脑老化过程不尽相同，脑发育过程是复杂且不断发展的。影像学技术是脑科学研究的重要手段之一，多模态图像的结合可为脑科学研究提供更全面的信息，目前已成为脑科学研究的一大研究热点。本文结合多模态图像提供的不同的脑结构和脑功能信息对脑发育和脑老化进行了一些研究，取得了如下创新研究成果:　　1.针对正电子发射断层扫描(PET)的斑块显像剂11C-PIB动态序列可提供两种不同信息，我们首次通过对老年痴呆患者(AD)、轻度认知障碍(MCI)以及老年正常对照组(CN)进行PET/CT双示踪剂检查(18F-FDG和11C-PIB)，计算了与个体18F-FDG图像最相关的11C-PIB时间窗，并采用逻辑回归模型对老年痴呆症和正常对照组、轻度认知障碍和正常对照组进行分类，用留一法验证了分类的正确率。实验结果表明早期动态11C-PIB序列能够提供与18F-FDG相仿的高质量灌注图像，且11C-PIB的双生物学指标(灌注图像11C-pPIB和斑块图像11C-aPIB)能得到很好的AD分类正确率，但PET的双示踪剂检查在MCI的分类中具有较好的效果。　　2.针对正电子发射断层扫描的分析方法可分为半定量分析和定量分析两类，我们首次比较了用这两类不同的计算方法得到两种血流图像(11C-pPIB和11C-PIB R1)和斑块图像(11C-aPIB和DVR)之间的相关性。本文首先通过个体的18F-FDG图像确定了用简化的参考区组织模型(SRTM)方法估计参数图像11C-PIB R1时所需输入函数的最优时间窗，然后比较了两种血流参数图像以及两种斑块图像的相似性。实验结果发现半定量分析和定量分析得到的参数图像相关性非常高，半定量方法得到的参数图像有可能替代定量分析得到的参数图像用于临床研究中，且文中提出的时间窗计算方法可降低图像扫描时间，减轻老年患者因为长时间扫描带来的不舒适性。　　3.针对多模态的图像可提供更丰富的信息帮助老年痴呆症的早期诊断，我们首次研究了11C-PIB的双生物学指标结合结构磁共振成像对老年痴呆症的分类效果。本文，我们采用机器学习的方法衡量了11C-PIB的双生物学指标、结构磁共振图像及其组合在区分老年痴呆症、轻度认知障碍和正常对照组时的分类性能。实验结果表示，结构磁共振图像结合动态11C-PIB的双生物学指标在所有分类中均可获得最佳的分类效果，这个结果也为多病理因素造成的老年痴呆症及其相关痴呆类型应当采取多种信息补充诊断这一论点提供了有力证据。　　4.针对麻痹性痴呆和老年痴呆的临床症状及认知行为非常相似的现象，我们选取14名男性麻痹性痴呆患者、15名男性轻度认知障碍患者、15名男性老年痴呆症患者及20名男性正常对照组首次比较了麻痹性痴呆、老年痴呆、轻度认知障碍的大脑皮层萎缩模式，并阐述了大脑萎缩和认知减退在不同痴呆类型间的关系。实验结果表示，麻痹性痴呆患者相对正常对照组在很多认知相关的脑区都发生了脑萎缩，这些萎缩的脑区也可在老年痴呆症患者中发现，但是，老年痴呆症患者的大脑皮层萎缩范围更广，麻痹性痴呆患者的脑萎缩程度更深。　　5.针对大脑发育呈非线性发展的特性，我们基于120名7-18岁的儿童和青少年的结构磁共振图像、静息态BOLD功能磁共振图像和静息态ASL功能磁共振图像，首次用线性模型和二次模型研究了灰质体积、局部功能连接密度以及脑血流之间的关系，并选取了189名老年被试，比较了大脑皮层发育和老化之间的共同点和不同点。研究结果表明，大脑的结构发育和功能发育是互相对应，互相影响的。儿童和青少年大脑解剖结构的成熟伴随着认知功能的改善和提高。这种发育和发展过程是复杂的，适合用非线性模型来分析研究。脑发育和脑老化主要发生于认知相关的脑区，但相比起复杂的脑发育轨迹，大脑的老化模式相对简单，且晚发育的脑区反而更易老化。