腦也有“人生階段”

回看人生，我們常常會覺得人生的經(jīng)歷可以分為不同的階段。那么，在人的一生中，我們的腦是否也會在某些關鍵的年齡階段，轉(zhuǎn)而進入一個新的時期呢？

在一項新發(fā)表于《自然·通訊》雜志的研究中，一個研究團隊對年齡跨度在0~90歲的4216名參與者的腦連接數(shù)據(jù)進行了分析，發(fā)現(xiàn)腦的結構網(wǎng)絡會在大約9歲、32歲、66歲、83歲出現(xiàn)四個主要轉(zhuǎn)折點。這些轉(zhuǎn)折點將我們一生的腦結構分成五個不同的發(fā)展階段，在每個階段，都有其獨特的模式以支持不同的思維方式。

腦是如何隨年齡變化的？

科學家已經(jīng)知道，腦的結構和功能會在我們整個生命周期中呈現(xiàn)出特定的變化軌跡。所謂的“腦拓撲結構”，指的是神經(jīng)連接被組織成的復雜模式，它會隨年齡而變化，并與認知、行為以及心理健康等關鍵結果密切相關。

在這項新的研究中，為了描繪人類整個生命周期內(nèi)的腦拓撲結構的發(fā)展軌跡，研究人員收集了4216名年齡在0~90歲之間的參與者的彌散磁共振成像數(shù)據(jù)。彌散磁共振成像可以追蹤水分子在腦組織中的運動軌跡，進而繪制腦中的神經(jīng)連接圖譜。

利用這些數(shù)據(jù)，研究人員在人類一生中識別出腦結構的五個主要階段，分別為兒童階段、青少年階段、成人階段、早期衰老階段，以及晚期衰老階段。

（圖/Dr Alexa Mousley, University of Cambridge）

兒童期的腦

兒童期的腦拓撲結構從出生開始，一直持續(xù)到9歲左右遇才會到第一個轉(zhuǎn)折點。

從嬰兒期到兒童期，腦正處于“網(wǎng)絡鞏固”階段：嬰兒的腦中過度產(chǎn)生的大量突觸（神經(jīng)元之間的連接）會被逐漸“修剪”，只有更活躍、使用頻率更高的突觸才得以保留。從出生到大約9歲，整個腦的神經(jīng)連接均以類似的方式被不斷重塑。

與此同時，在此階段，灰質(zhì)與白質(zhì)的體積會迅速增長，使皮質(zhì)厚度（外層灰質(zhì)與內(nèi)層白質(zhì)之間的距離）達到峰值，而皮質(zhì)褶皺（腦表面的特征溝回）則趨于穩(wěn)定。

到9歲這個第一個轉(zhuǎn)折點時，腦在認知能力上會出現(xiàn)一次躍升，但同時精神健康問題的風險也有所增加。

青少年期的腦

在兒童期后，我們的腦便進入青少年期——這個階段平均會持續(xù)到32歲。

這一階段仍伴隨著白質(zhì)的體積增長，從成像數(shù)據(jù)中水分子的彌散特征可以看出，腦的通信網(wǎng)絡的組織結構在這一時期會不斷精細化。

這一階段的特點是局部區(qū)域內(nèi)部的連接效率提高，同時全腦的信息交流速度加快，而這些變化與認知表現(xiàn)的提升密切相關。事實上，青少年時期是唯一一個神經(jīng)效率在持續(xù)提升的階段，這種效率的提升意味著能通過更短的路徑實現(xiàn)良好的連接。

研究發(fā)現(xiàn)，平均而言，這一系列發(fā)展會在30歲出頭達到頂峰，然后遇到整個生命周期中“最強的拓撲轉(zhuǎn)折點”——與其他所有轉(zhuǎn)折點相比，在32歲左右，腦結構網(wǎng)絡的變化方向最多，軌跡的整體變化幅度也最顯著。

成年期的腦

從32歲開始，腦的神經(jīng)連接進入“成人模式”——這是腦的生命周期中最長的一個階段，持續(xù)時間超過三十年。

與此前階段不同，腦結構在這一時期相對穩(wěn)定。研究人員指出，這也與其他研究發(fā)現(xiàn)的“智力和人格的穩(wěn)定平臺期”相一致。

另外，研究還發(fā)現(xiàn)，這一時期的腦“分區(qū)化”將更加明顯，即不同區(qū)域逐漸變得更加各司其職、相互區(qū)隔。

腦的早期衰老

約66歲時出現(xiàn)第三個轉(zhuǎn)折點相對溫和，并且不伴隨明顯的結構變換。但研究人員仍觀察到腦的網(wǎng)絡模式在此年齡段出現(xiàn)了具有意義的變化，它標志著“腦早期衰老期”的開始。

數(shù)據(jù)表明，腦網(wǎng)絡的漸變重組會在60多歲中期達到頂點。這很可能與衰老有關，因為隨著白質(zhì)的退化，連通性將進一步下降。在這個年齡段，人們也更容易出現(xiàn)各種可能影響腦的健康問題，例如高血壓。

腦的晚期衰老

最后一個轉(zhuǎn)折點出現(xiàn)在83歲左右，腦進入“晚期衰老期”，標志著腦結構進入最終階段。盡管這一階段的數(shù)據(jù)有限，但其特征是腦的連通性會從“全局模式”進一步退化為更依賴特定區(qū)域的“局部模式”。

一個整體圖景

科學家早已知道腦的連接方式對我們的發(fā)展至關重要。許多神經(jīng)發(fā)育、心理健康和神經(jīng)系統(tǒng)疾病都與腦的連接方式密切相關。連接方式的差異能夠預測注意力、語言、記憶等多方面的困難，以及其他各種行為問題。然而，一直以來，我們都缺乏一個關于它在人生中如何變化，以及為什么會變化的整體圖景。

這項新的研究首次識別了人類一生中腦連接的幾個主要階段。這些階段為我們理解人腦在生命不同階段最擅長什么、最脆弱的是什么，提供了重要背景。這有助于解釋為什么腦在生命的關鍵節(jié)點可能呈現(xiàn)不同的發(fā)展模式，例如兒童時期的學習困難，以及晚年時期的癡呆等等。

#參考來源：

https://www.cam.ac.uk/stories/five-ages-human-brain

https://www.nature.com/articles/s41467-025-65974-8

#圖片來源：

封面圖&首圖：Dr Alexa Mousley, University of Cambridge