科研学术

　　4月6日，《Nature》在线发表了长文《Brain charts for the human lifespan》，揭示了人脑毕生发展（16孕周至100岁）里程碑，称“这些通过分析全球十万余人脑扫描而构绘的图表，未来可为辅助各年龄段脑健康和脑疾病诊断的数字化测评。”电子科技大学生命学院Pedro A. Valdes-Sosa教授、廖伟教授、博士后Deirel Paz-Linares、博士后李娇、博士Ariosky Areces-Gonzalez为论文作者之一。

图1 国际人脑图表联盟

　　生长发育图表（growth chart）是公共卫生与健康领域的重要工具，它不仅可以揭示儿童发育（如身高体重）的一般规律，为生长发育（如营养摄入情况）评估提供健康参考，而且也可以为各类发育障碍发出预警信号，用于辅助诊断相关疾病，在家庭养育和临床实践中被广泛应用。然而与衡量儿童身高、体重等身体特质的生长图表相比，目前还没有可用于量化大脑成熟与老化的图表参考标准，主要瓶颈是大型脑数据库的缺乏。为此，电子科技大学生命学院以中国-古巴神经科技转化前沿研究联合实验室为主参与组建国际人脑图表联盟（图1），通过汇集来自全球200多个研究单位的超过10万名志愿者工近13万次磁共振脑扫描影像数据，跨越了从受孕后115天到出生后100年的生命周期，利用WHO推荐的生长图表统计建模方法GAMLSS，建立了人类大脑毕生发展的发展图表常模，据此确定个体在同龄人中的“百分位数”来量化其大脑遵循标准发展轨迹与否。这些生长图表按性别进行了分类，克服了不同研究中个体评估和技术手段的差异，可以稳定地检测神经与精神疾病的脑形态变化。利用这些图表，研究团队揭示了人脑毕生发展的里程碑，可帮助确定人脑的发展关键时期。

图2 脑皮层神经影像毕生发展轨迹的区域化差异

　　正是上述脑影像大规模数据的支撑，使研究团队得以开展自适应的统计学建模，勾绘出史无前例的高精里程碑图谱（图2）：人类脑皮层总面积与总容量表现出类似的生命周期发展轨迹，两者均在11-12岁时达到峰值；相比之下，皮层厚度则在1.7岁时就达到峰值，而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岁时灰质容量达到峰值相比，不同皮层区域的灰质容量达到峰值的年龄变化很大，区域之间从2岁到10岁不等，初级感觉区域达到容量峰值最早，而额颞联合皮层区域达到容量峰值较晚；总体而言，成熟较早的腹侧-尾侧区域皮层的容量峰后下降速度较快，而成熟较晚的背侧-喙侧皮层的容量峰后下降速度较慢，这一分布格局再现了与大脑结构和功能密切相关的“基础感知觉-联合皮层”梯度。

　　本文也强调，这些脑图表距离将来被应用于临床实践，仍然需要进行系统化研究来验证其效用。例如，由于本研究中的志愿者多来自欧洲、北美及有欧洲血统的人群，数据存在潜在的采样偏差。鉴于这些脑图表是通过交互、开放获取的形式生成（http://www.brainchart.io），未来有望通过扩增数据库而逐渐消除这些样本偏差。

　　中国-古巴神经科技转化前沿研究联合实验室负责人Pedro A. Valdes- Sosa教授表示，他作为国际人脑图表联盟的联合负责人，联合了古巴神经科学中心主任Mitchell J. Valdes-Sosa教授和国际人脑图表联盟成员J. F. Bosch-Bayard教授，为此次国际合作的顺利开展和本文的发表做出了重要贡献，并坚信通过国际合作，脑科学在未来将会取得更大的成就。

　　论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-04554-y