随着人的成长，大脑中协同工作的区域会发生变化。图片来源：Microscape

科学家绘制出首份关于大脑活动关键模式的图谱，并确定了这些模式在人类整个生命周期中的变化规律。3月25日，相关研究成果发表于《自然》。

这份图谱基于近3600人的脑部扫描数据，年龄跨度从婴儿到百岁老人。它映射了一种名为“功能连接”的特性，描述了不同脑区之间的协调水平。数据表明，在年轻人中，这种连接的特定模式与认知表现有关。

美国宾夕法尼亚大学的Jakob Seidlitz表示，该图谱有助于理解发育问题和神经退行性疾病何时出现。“这对该领域而言是一项重要贡献。”

大脑是一个“吵闹”的地方。有时两个相距甚远的大脑区域会同时活跃，表明它们在协同工作以支持相同的功能。这些区域被认为是“功能性连接的”，尽管它们在大脑中未必相邻。

论文作者、美国北卡罗来纳大学教堂山分校的Patrick Taylor解释说，为理解这种功能性连接是如何组织的，研究人员会根据它们与大脑其他部分的连接模式，将大脑区域沿着一个比例或轴线绘制出来。这里有3个主要的功能轴。例如，感官-联想轴使研究人员能够描述沿该轴分布的脑区——从主要专注于处理感官信息的区域到参与复杂过程的区域。轴上各点的脑区具有相似的连接模式。

感官-联想轴的一端是与感官处理密切相关且与其他具有相同功能的区域相连的脑区。而轴的另一端则是支持更高层次信息处理并与众多其他区域相连的脑区。位于轴中间的是充当过渡地带的脑区，将感官处理与更抽象的思维联系起来。这意味着这些区域在功能上既与感官网络相连，又与参与复杂思维的区域相接。

长期以来，科学家一直试图理解这种组织是如何在人类大脑的发育过程中产生的。2022年，科学家发布了脑组织生长图谱，但为功能连接创建类似图谱却一直面临挑战。

论文作者、北卡罗来纳大学教堂山分校的Pew-Thian Yap表示，此前的研究追踪了功能轴在不同生命阶段的变化，但尚无研究能够全面涵盖这三大主要功能轴在整个人类生命周期中的发育与演变。“这对我们理解人脑功能至关重要。”Yap说。

为填补这一空白，Taylor、Yap和同事分析了3556名从出生到100岁人群的功能性磁共振成像扫描数据。研究人员追踪了三大主要功能轴在不同年龄段的发育和变化情况。

从婴儿期到老年期，每个轴都遵循各自的发育路径。例如，感官-联想轴两端区域的连接性差异在儿童期和青少年期变得更加明显，并在19岁达到峰值。Taylor指出，这种分化促使年轻大脑向更成人化的组织结构发展。

研究人员还发现，那些感官-联想轴模式与人群平均水平高度吻合的年轻人，在认知表现、信息处理速度和记忆力方面均优于那些与平均水平差异较大的年轻人。

另一条轴则描述了参与认知控制与形成心理信息表征的脑区，这与早期运动技能的发展相关，表明不同功能模式在不同生命阶段变得更加相关。

美国明尼苏达大学的Maxwell Elliott认为，尽管脑功能图谱是理解各个脑区在整个生命周期中如何相互关联的“第一步”，但它无法揭示个体的功能连接是如何组织的。他补充道，追踪大脑网络随时间的精确变化将是“下一个重要研究前沿”。

与此同时，Taylor表示，研究人员计划进一步探究大脑中组织功能模式的动态变化，并分析它们在不同人群中的表现。“还有很多事情要做。”他说。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-026-10219-x