科學家繪製首張「大腦終生佈線圖」,揭示神經網絡如何隨年齡演變

我們的大腦從出生到年老,內部錯綜複雜的神經網絡究竟如何變化?一份發表於《自然通訊》期刊的最新研究,為這個長久以來的謎團提供了前所未見的清晰圖像。根據 University of Cambridge 的新聞稿,科學家們首次繪製出橫跨人類一生的「大腦佈線圖」,揭示了大腦結構會經歷五個不同的主要階段。

這項由劍橋大學 MRC 認知與腦科學部門主導的研究,分析了從新生兒到90歲,總共3802名受試者的腦部 MRI 擴散掃描數據。 這種技術能透過追蹤水分子在腦組織中的移動,來描繪出神經元的連結路徑,也就是所謂的「神經連接體」(connectome)。

研究團隊發現,人類大腦的佈線結構並非平滑線性地改變,而是在四個關鍵「轉折點」發生重組,從而劃分出五個人生階段。第一個轉折點發生在9歲左右,標誌著童年期的結束;第二個則出乎意料地晚,落在32歲上下,為漫長的青春期劃下句點。

根據 Earth.com 報導,研究的主要作者 Alexa Mousley 博士指出,32歲是所有轉折點中,大腦佈線方向性改變最劇烈的時期。 這項發現挑戰了傳統上對青春期結束時間的認知,從神經結構的角度來看,大腦的「類青春期」變化會一直持續到三十出頭。

在長達三十多年的成年期(32至66歲)之後,大腦會迎來第三個轉折點,進入「初老期」。最後一個轉折點則出現在大約83歲,自此邁入「晚老期」階段。 這五個時期各自擁有獨特的佈線風格與網絡拓撲結構。

Mousley 博士表示:「我們知道大腦佈線對發育很重要,但始終缺乏一張宏觀的全景圖來理解它如何在一生中變化。這份研究首次確定了人類生命週期中大腦佈線的主要階段。」 這張圖譜為我們在不同生命階段的大腦能力與弱點提供了重要參考。

這項突破性成果的意義非凡。例如,它有助於解釋為何某些學習障礙或精神健康問題,恰好在9歲左右的第一個轉折點附近開始浮現。 同時,它也為研究晚年時期的認知衰退與失智症等神經退化性疾病,提供了一個全新的基準框架。

這項研究是全球「人類連接體計畫」(Human Connectome Project) 等大型神經科學項目的延伸。 這些計畫旨在全面性地描繪人類大腦的結構與功能連結,從而解開思想、情緒與行為背後的生物機制。


相關報導:earth.comwikipedia.org