全球首张“大脑图表”：胎儿到百岁老人，大脑如何扩张和萎缩

人类大脑图表。
　　该研究团队观察到的关键里程碑包括，大脑皮层灰质总体积（GMV，脑细胞）从怀孕中期开始迅速增加，在5.9岁时达到峰值，随后呈近线性下降。研究指出，这一高峰比之前的报告晚了2到3年。他们认为，此前那些报告依赖的样本更小，年龄限制更大。
白质总体积（WMV，大脑连接）也从怀孕中期到幼儿期迅速增加，在28.7岁时达到峰值。在50年后开始加速下降。
与皮层灰质总体积（GMV）和白质总体积（WMV）相比，皮层下灰质总体积(sGMV，控制身体功能和基本行为)呈中间生长模式，在14.4岁时达到峰值。研究称，白质总体积（WMV）和皮层下灰质总体积(sGMV)峰值均与之前的神经成像和尸检报告一致。
相比之下，脑脊液（CSF）在2岁前呈增长趋势，随后在30岁前处于稳定状态，然后缓慢线性增长，在60岁时呈指数增长。
研究还指出，从个体差异角度来看，皮层灰质总体积（GMV）个体差异早期逐渐增加，在4岁时达到峰值，而皮层下灰质总体积(sGMV)变异性则在青春期晚期达到峰值，白质总体积（WMV）在40岁左右个体间变异最大。有趣的是，脑脊液（CSF）则是在靠近人类生命末期时，不同个体之间变化最大。
此外，研究团队还用GAMLSS建模方法评估了全脑的平均皮层厚度、总表面积和34个皮层区域体积的发展。结果符合预期，人脑皮层总面积与总体积(TCV) 在整个生命周期的发展中密切相关，两项指标都在11-12岁时达到峰值。相比之下，皮层厚度在1.7岁时就显著达到峰值，这与此前的观察结果一致，即皮层厚度在围产期增加，在后期发育时下降。
研究团队还发现了不同区域的神经发育轨迹的峰值存在显著的区域差异。与5.9岁时皮层灰质总体积（GMV）达到峰值相比，34个皮层区域的灰质体积达到峰值的年龄变化很大，区域在2岁到10岁之间。初级感觉区域达到体积峰值最早，峰值后下降更快；而额颞联合皮层区域达到体积峰值较晚，峰值后下降则较慢。
总体而言，成熟较早的腹侧-尾侧区域皮层的体积峰后下降速度较快，而成熟较晚的背侧-喙侧皮层的体积峰后下降速度较慢。
研究团队强调，值得注意的是，这种空间发展轨迹的模式再现了从“基础感知觉-联合皮层”梯度，而这一梯度一直与大脑结构和功能的多个方面密切相关。
神经发育里程碑。
　　值得关注的是，从长远来看，研究团队希望将大脑图表用作临床工具。例如，阿尔茨海默症会导致神经退化和脑组织丧失，因此受这种疾病影响的人可能会比同龄人的大脑容量减少。然而，从大脑图表中可以明显看出，随着年龄的增长，大脑的大小会自然地减小，而阿尔茨海默氏症患者的减小速度要快得多。
“你可以想象，它们被用来帮助评估患有阿尔茨海默症等疾病的患者，让医生通过比较患者的脑容量与同龄人相比变化的速度，来发现神经退化的迹象。”Bethlehem表示。
当然，论文中也明确提醒，该研究并不意味着在临床实践中已经达到了定量精确诊断单个患者MRI扫描的最终目标。他们的大脑图表研究仍处于非常早期的阶段。
研究团队还希望让大脑图表更能代表整个人群，这就需要更多的大脑核磁共振数据。他们收集的大脑扫描数据主要来自北美和欧洲，不成比例地反映了白人、大学年龄、城市和富裕人群。该研究仅包括3个来自南美的数据集和1个来自非洲的数据集，占该研究使用的所有脑部扫描数据的1%左右。
剑桥大学认知神经学家Sarah-Jayne Blakemore说，这限制了研究结果的普遍性。
“然而，目前的工作证明了一个原则，即构建标准图表来衡量大脑结构的个体差异，已经可以在全球范围内和整个生命过程中实现。”研究团队认为，这项研究为神经影像研究界提供了一套开放的科学资源，将会加速MRI数据标准化定量评估的进一步进展。

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