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大脑是世界上最复杂的物质结构之一，是控制人类思维与活动的中枢系统。随着转基因及基因敲除等技术的快速发展，研究人员将目光投向了利用动物模型进行脑科学以及转化医学的研究。磁共振显微成像(magnetic resonance microscopy，MRM)是一种在磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)基础上发展起来的具有超高场强以及高分辨率的3D成像技术，可以无创采集小鼠的脑图像。研究人员能够通过对小鼠MRM进行神经影像学分析，在脑老化、脑疾病等方面展开研究。本文的研究将主要围绕小鼠MRM神经影像学中的一些关键技术展开。从小鼠MRM脑图像配准、小鼠MRM脑图像的分割以及基于小鼠MRM的脑网络分析这三个方面着手，研究了小鼠MRM脑图像配准算法的优化与评估，基于解剖图谱的小鼠MRM脑组织分割以及小鼠MRM在个体灰质脑网络中的应用。主要研究内容如下: (1)小鼠MRM图像配准算法的优化与评估。本章的研究基于采用同一图像采集方式获得的5例C57BL6J小鼠的T2MRM脑图像。首先，对数据个体脑图谱划分的可靠性进行了研究;然后，对五种为人脑MRI图像配准开发的基于微分同胚模型的脑图像配准算法进行优化并成功应用于小鼠MRM脑图像的配准中;最后，利用三种评估方法对这些配准算法进行量化评估。研究证明，基于微分同胚的配准算法在小鼠MRM配准中都表现良好，其中geodesic-SyN表现出了超高的精确度，是我们推荐的配准算法。 (2)小鼠脑组织结构的分割。本章主要围绕通过对小鼠MRM脑图像进仿真，建立解剖图谱与活体小鼠MRM脑图像之间的一种对应关系展开。到现在为止，无论是人脑还是鼠脑，脑组织结构分割的“金标准”依然是解剖脑图谱。本研究提出了一种小鼠MRM三维纹理填充算法以及一整套小鼠MRM脑图像仿真流程。通过将仿真图像与原始MRM进行配准并对分割结果进行量化评估，对仿真结果进行评估。研究证明，我们提出的三维纹理填充算法可以很好的满足小鼠MRM仿真的需求，我们提出的这套仿真流程切实有效。 (3)基于小鼠MRM的灰质个体网络分析。脑网络分析是一种从网络的角度对大脑进行复杂系统分析的新方法，构建的脑网络能够更加接近大脑的真实拓扑结构，通过对网络拓扑属性的分析可以揭示大脑这个异常复杂的系统的内部组织结构工作模式，成为未来在神经影像学方向探索大脑奥秘的最重要手段之一。本章主要围绕基于KL距离（Kullback-Leibler_divergence）构建小鼠MRM个体灰质脑网络展开。研究结果表明，我们构建的基于KL距离的小鼠MRM个体灰质网络具有小世界属性。这证明，基于KL距离构建个体灰质脑网络的方法能够应用于小鼠MRM脑网络的分析中。