何时是大脑的“人生巅峰”？

文献：Lieberz, Jana, et al. "Behavioral and neural dissociation of social anxiety and loneliness." Journal of Neuroscience 42.12 (2022): 2570-2583.

DOI：10.1523/JNEUROSCI.2029-21.2022

作者：Veronica | 封面：Alexander Eskin

18世纪中期第一份年龄相关的生长曲线图发表，从此成了儿科健康评判的重要参考指标，这些生长曲线都只限于很少的测量参数，比如身高，体重，大脑周长等*，至今为止，我们始终都没有关于人类大脑的年龄变化曲线。绘制这些曲线最大的挑战是如何将不同年龄、不同健康情况的受试者，用不同方法测量得出的磁共振图像数据统一起来整理分析，可想而知是一件多么复杂浩大的工程。

*作者注

Cole, T. J. The development of growth references and growth charts. Ann. Hum. Biol. 39, 382–394 (2012).

最近，由英美两国科学家领衔、200多个作者共同参与的大型研究，终于综合了100多个研究课题，将来自101457受试者、跨越人生100年的123984 份磁共振扫描数据整理分析，描绘出了人类一生的脑图。他们使用一种用于模拟非线性生长曲线的GAMLSS模型（generalized additive models for location, scale and shape），找出来大脑皮质总体积（total cortical gray matter volume, GMV）、白质体积（total white matter volume, WMV）、皮层下灰质总体积（total subcortical grey matter volume, sGMV），和脑室、脑脊液总体积（total ventricular cerebrospinal fluid volume），在不同性别中绘制出了年龄相关的曲线图。

他们发现，GMV在妊娠中期开始迅速增长，5.9岁时达到巅峰，然后就基本呈线性递减。WMV也在妊娠中期到童年早期迅速增长，在28.7岁达到顶峰，随后在未来的50年内开始下降。sGMV的生长模式则处于皮层灰质和白质之间，在青少年时期约14.4岁达到顶峰。相反的是，CSF在两岁时开始增长，在30岁时达到平台期，然后开始线性缓慢上升，到60岁左右呈指数型增长。

- R. A. I. Bethlehem et al., Nature -

对于另外两个指标，平均皮层厚度和总皮层表面积来说，他们发现皮层总表面积和总大脑体积（total cerebrum volume，TCV）的变化曲线相似，都在11-12岁时达到巅峰，但皮层厚度则是在很早的1.7岁达到巅峰，之后开始下降。

从生长速度来看，GMV和WMV都在婴儿期和早年期长得最快，大约在5个月左右时长得最快，TCV则在更靠后的7个月左右“野蛮生长”。有趣的是，TCV和sGMV的生长里程碑恰恰和初生儿的身高体重生长速度步调一致。而GMV:WMV分化的时期，即从出生后一个月开始，到三岁时结束的从WMV到GMV的转变，很可能提示着大脑正在如火如荼地进行髓鞘形成（myelination）和突触生长。

最后，科学家发现正常人的大脑和患有神经疾病的大脑相比也有很多不同之处。比如阿尔兹海默症女性患者的大脑灰质体积和正常大脑相差36%。如果将神经疾病患者与正常人的大脑差异程度打分，可以看到最大差异的依次为阿尔兹海默症、轻度认知障碍（mild cognitive impairment，MCI）、精神分裂症（schizophrenia）。如果将所有的数据聚类分析，则可以看到不同患者的大脑数据分出了三大类疾病，分别是神经退行性疾病，情绪类疾病，和神经发育性疾病。

难能可贵的是，这一项研究的结果发表在开源互动的大脑图表网站brain chart（http://www.brainchart.io/）中，任何人都可以在这里寻找大脑一生的秘密。还等什么，赶紧点开看看吧！

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