多模态磁共振技术能够无损的检测脑的结构和功能，目前已经成为研究活体人脑的重要手段。但是如何全面深入的挖掘基于多模态影像数据的信息，已成为神经科学和医学领域的新热点和新学科前沿。皮层下组织存在于大脑皮质和延髓中间，包括很多神经核团，参与到很多脑的高级功能中。由于其结构复杂，与大脑皮层间存在丰富的结构和功能连接，且参与到很多高级回路中，皮层下组织的结构和功能研究一直是神经科学和医学领域的热点和难题。本文采用多模态磁共振技术从局部组织特性、脑区的结构和功能连接以及全脑网络的拓扑结构等对皮层下组织的老龄化和性别特异性进行了多层次、多角度的研究。旨在研究皮层下组织的结构和功能的同时，为皮层下组织相关的精神性和神经性疾病的研究提供一个科学、合理的基线。　　1)皮层下组织灰质体积与性别及脑容量关系的研究　　大脑的性别差异，尤其是灰质分布的性别差异，一直是神经科学研究的一个热点。皮层下组织常被报道有性别差异，然而由于男性的脑体积普遍比女性要大8～10％，因此人们发现的性别差异极有可能是由脑容量差异而引起的。为了去除脑容量受性别因素的影响，我们根据脑容量匹配的原则，挑选成对的男性和女性作为实验被试。通过一个双因素的方差分析，我们研究了性别和脑容量及其交互效应对皮层下组织灰质体积的影响。在数据处理方法上，我们采用自动分割方法，在原始空间下提取皮层下组织，并计算其原始的灰质体积。通过实验，我们发现双侧尾状核的灰质体积存在脑容量效应，双侧壳核及右侧杏仁核的灰质体积存在性别效应，本实验没有检测到显著的性别与脑容量间的交互效应。此外，通过两组独立的大样本数据，我们验证了本方法的可靠性与可重复性。　　2)皮层下组织在人脑结构网络和功能网络中的老龄化和性别特异性研究　　皮层下组织和大脑皮层存在着广泛的结构和功能连接，参与到很多高级脑功能回路中，其老龄化和性别特异性研究一直是研究热点。通过复杂网络研究，人们可以研究人脑的功能分化和功能整合，为皮层下组织的老龄化和性别特异性研究提供了新的研究方法和平台。本文中，我们通过构建人脑的结构和功能网络，研究了皮层下组织在网络的属性，并应用在其老龄化和性别特异性研究中。通过实验，我们发现在结构网络中，双侧壳核、丘脑和尾状核等起着连接型中枢节点的作用;在功能网络中壳核同样为连接型中枢节点，而丘脑和尾状核等在整个网络中的中心度不明显。同时通过双因素方差分析，我们发现右侧杏仁核和双侧壳核的功能度中心度随年龄的增加而降低的同时，结构介数中心度却随着年龄的增加而增加;右侧苍白球的功能度中心度随着年龄的增加而降低;双侧尾状核的结构度中心度随着年龄的增加而降低;右侧丘脑的结构度中心度和结构介数中心度同时随年龄的升高而升高。此外，女性组的左侧尾状核的结构度中心度显著高于男性组。综上所述，我们通过人脑的复杂网络研究，得到了老龄化和性别差异在皮层下组织中差异化分布的结论。　　3)基于多模磁共振成像的壳核结构和功能的老龄化和性别特异性研究　　壳核是皮层下组织的一个重要组成部分，参与到运动、学习及情感等复杂的认知功能中，同时壳核还与很多疾病相关，如:帕金森症，精神分裂症，阿尔茨海默病以及注意缺陷与多动症等。尽管目前有研究报道了壳核局部组织特性的老龄化和性别特异性，然而应用多模磁共振成像技术从局部到连接等多层次研究壳核的结构和功能，可以为研究壳核的老龄化和性别特异性提供更全面的平台。本文首先从壳核的局部体积，组织的各向同性及各向异性，结构与功能连接等方面分析了壳核的老龄化和性别特异性。此外，壳核内部的功能分化以及和全脑的功能整合也鲜有报道。通过基于多重ICA的自动分割，我们还研究了壳核内部的功能分化以及亚区和全脑的功能整合问题。在此基础之上，我们还分析了壳核亚区与全脑功能连接老龄化的性别特异性问题。通过实验，首先我们发现随着年龄的增加，壳核的体积减少，各向同性和各向异性(FA)属性同时增加。其次，通过白质纤维重建，我们发现壳核与辅助运动区、脑岛、尾状核及小脑等区域的白质纤维连接数与年龄成负相关。而壳核与同侧眶部额中回、眶部额上回的白质纤维连接与年龄则成正相关。以上结果表明壳核的白质纤维产生了具有方向特异性的改变，从而导致了壳核内部的FA值和通常的组织老龄化相反的改变趋势。接着，通过壳核的亚区分割我们得到了左右对称的六个亚区结构:左右侧腹侧喙部壳核亚区(VRP)，左右侧背侧喙部壳核亚区（DRP），左右侧背侧尾状壳核亚区(DCP)。最后，本文结果显示壳核亚区与辅助运动区、小脑、右侧脑岛及中扣带回的功能连接存在着老龄化的性别特异性差异。以上研究为壳核的结构和功能属性及其老龄化与性别特异性的研究提供了证据，也为研究与壳核相关的精神性和神经性基本提供了研究基础。