大脑发育遵循分层模式：先适应基本功能（运动和感觉），再发展高级功能（决策）。宾夕法尼亚大学西奥多·萨特沃斯团队近日在《自然神经科学》发表的研究揭示，丘脑不仅是感觉信号中继站，还参与调控大脑发育的层级模式和时间表。
论文第一作者瓦莱丽·辛多博士指出，团队此前发现儿童青少年期神经可塑性存在"从感觉运动皮层向关联皮层"递减的层级序列。为解析这种发育时序调控机制，他们借鉴啮齿类动物研究发现：丘脑通过轴突连接可双向调控皮层可塑性。
研究团队采用扩散磁共振成像技术，分析来自费城（N=1145）、明尼苏达等地（N=572）以及纽约（N=959）的2576名8-23岁受试者数据，构建了首个人类丘脑-皮层结构连接图谱。结果显示：
- 丘脑-皮层连接成熟遵循从初级感觉运动区向高级关联区推进的序列，与皮层神经可塑性衰退时序高度吻合；
- 丘脑连接发育持续时间越长的脑区（如涉及认知、社交和情感的关联皮层），其可塑性标志物（结构、功能、神经化学特征）延续到青春期；
- 环境因素对长期发育区域的丘脑-皮层连接影响更显著，提示环境敏感性与发育时长正相关。
宾夕法尼亚大学西奥多·萨特沃斯教授表示，该发现揭示丘脑可能作为"大脑发育时钟"，其连接强度既决定皮层可塑性窗口期，也影响环境敏感期。研究团队下一步将探索：如何通过优化环境刺激增强丘脑-皮层连接，从而提升青少年神经可塑性。
这项研究为干预儿童青少年神经发育障碍提供了新思路——通过丰富环境刺激促进丘脑-皮层连接发育，可能改善自闭症、注意力缺陷等发育障碍。研究团队正在开发环境干预方案，重点研究音乐训练、运动干预等对丘脑-皮层可塑性的具体影响机制。
【全文结束】
