剑桥,英国——根据本周发表在《自然·通讯》期刊上的新研究,人类大脑并非简单地生长然后衰退,而是终生经历五个不同的结构阶段,这些阶段以9岁、32岁、66岁和83岁四个关键转折点分隔。
剑桥大学科学家分析了3802人的脑部扫描数据,这些参与者从新生儿到90岁不等,这是研究人员首次识别出贯穿人类整个生命周期的脑连接主要阶段。
这些发现挑战了关于大脑何时成熟的传统观点。领导该研究的盖茨剑桥学者亚历克莎·默斯利(Alexa Mousley)博士表示,青少年脑发育持续到约32岁,远超先前认知。
默斯利在大学发布的一份声明中说:“我们知道大脑的连接对我们的发育至关重要,但我们缺乏对其一生中如何变化及原因的全面认识。”
脑发育的五个“时代”
该研究资深作者、剑桥大学神经信息学教授邓肯·阿斯特尔(Duncan Astle)表示:“回顾过去,我们许多人感觉生活被不同阶段所定义。事实证明,大脑也经历这些时代。”
研究团队使用了MRI弥散扫描,通过追踪水分子在脑组织中的运动来绘制神经连接图。他们确定了五个广泛的时代:
童年期(出生至9岁): 随着神经连接的巩固,大脑经历快速发育。灰质和白质体积快速增长,皮层厚度达到峰值,大脑外层的特征性皱褶趋于稳定。到9岁时,儿童的认知能力发生显著变化,并面临心理健康障碍风险增加。
青少年期(9至32岁): 这一时代代表了人生中唯一一个神经效率主动增加的时期。白质体积继续增长,优化了大脑通信网络的组织。特定脑区内部及整个大脑的连接变得更加高效,支持认知能力的提升。
默斯利表示,32岁的转变标志着研究人员所称的一个人一生中最强的结构性转变。在32岁左右,大脑在连接方向上的变化最为显著,与其它转折点相比,轨迹的整体转变最大。
成年期(32至66岁): 在这个最长的时代中,大脑结构趋于稳定,持续三十多年而无重大结构性变化。研究人员指出,这一时期与智力和个性的平台期相对应,并引用了其他研究。这些年里,脑区逐渐变得更加模块化。
早期衰老期(66至83岁): 66岁的转变比之前的转折更为微妙。随着白质开始退化,脑网络逐渐重组,连接性降低。默斯利指出,这一年龄段与影响大脑的健康问题风险增加相吻合,包括高血压。
晚期衰老期(83岁及以上): 最后阶段,全脑连接性进一步下降。其特点是处理方式从全局转向局部,更加依赖某些特定脑区。研究人员警告说,这一时期的数据仍然有限。
剑桥大学神经信息学教授、该研究资深作者邓肯·阿斯特尔教授表示,理解这些不同阶段可以帮助科学家确定大脑在何时最容易受到干扰,以及为何某些健康问题在特定生命阶段出现。
阿斯特尔说:“许多神经发育、心理健康和神经系统疾病都与大脑的连接方式有关。”脑连接差异预示着注意力、语言、记忆和各种行为方面的困难。
默斯利表示,这项研究可以为理解儿童期的学习困难和晚年的痴呆症提供背景。
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