长期以来,人们一直认为一旦过了20岁,大脑生长就会停止并开始衰老。然而,英国大学研究人员通过分析大脑磁共振成像(MRI)数据的研究挑战了这一普遍认知。人脑在整个生命周期中会经历五个明显的发展和衰老阶段,在9岁、32岁、66岁和83岁这四个关键转折点会发生显著的结构和连接变化。这项研究引人注目的是揭示了大脑会持续生长和变化直到30岁出头,人们只有到32岁时才成为"真正的成年人"。此外,该研究还确定了大脑早期衰老在66岁左右开始。《华尔街日报》(WSJ)于当地时间23日介绍了剑桥大学研究团队的论文。该论文上个月发表在国际期刊《自然通讯》(Nature Communications)上。
■人脑通过五个阶段转变
剑桥大学(University of Cambridge)神经信息学系(Department of Neuroinformatics)的邓肯·阿斯特尔(Duncan Astle)教授和亚历克萨·莫科姆(Alexa Morcom)博士分析了来自4,216名年龄在0至90岁之间的个体的MRI数据,这些数据是通过英国生物银行(UK Biobank)和美国国立卫生研究院(U.S. National Institutes of Health)神经科学研究项目收集的。
研究团队专注于白质(white matter)——连接大脑不同区域的神经纤维束——的变化。白质充当"通信网络",连接大脑的前部和后部,以及左半球和右半球。分析显示,大脑连接模式在9岁、32岁、66岁和83岁左右会发生重大转变。
阶段1(0-9岁)是大脑快速生长和基础发展的时期。神经回路形成,常用连接得到加强,不必要的连接被修剪——这一过程称为"突触修剪"(synaptic pruning)。阶段2(9-32岁)是青少年期,神经连接为提高效率而重组,大脑区域间的通信速度达到峰值。学习和解决问题的能力在此达到顶峰。研究人员指出:"这是人类大脑效率达到最高点的时候。"
阶段3(32-66岁)标志着大脑"黄金"成年期,其特点是相对稳定。智力和个性保持一致,大脑区域开始专业化。衰老信号在66岁时开始出现。在阶段4(66-83岁)期间,早期衰老开始:白质减弱,认知能力开始下降。阶段5(83岁以上)涉及晚期衰老,此时长距离神经连接减弱,但常用局部回路得到加强。研究团队解释道:"随着人们年龄增长,远距离神经连接减弱,但他们更依赖局部回路。衰老不仅仅是退化——这是大脑适应其环境的结构和策略。"
■"理解年龄与脑疾病联系"
研究人员表示,这项研究可以解释为什么某些脑部疾病会在特定年龄出现。例如,自闭症诊断通常发生在儿童期,而75%的精神疾病始于20岁出头——此时大脑仍在经历剧烈变化。阿尔茨海默病通常在早期衰老期间,即66岁左右显现。
通过关注这些结构性转折点,研究团队认为治疗方法可以针对每个生命阶段进行定制。例如,在66岁时,当白质衰退但局部回路仍然活跃时,治疗方法可以针对这些保留的网络来增强大脑功能。我们越了解大脑如何重组,就越能有效地预防和治疗疾病。
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