贯穿一生的脑功能图谱

人脑的发育并不是均匀同步进行的。负责基本感觉的脑区会更早成熟，而支持抽象思维的脑区则往往需要数十年才能充分发育。

在一项新发表于《自然》杂志的研究中，一个研究团队分析了3556名年龄从16天大的婴儿到100岁的老人的脑部扫描数据，绘制出一份图谱，首次确认了脑组织中的三条基本轴线是如何在人类的整个生命周期中变化的。

三条轴线

脑是一个充满“噪声”的地方。有时，两个相距很远的脑区会在同一时间活跃起来，这意味着它们可能在协同工作，共同支持同一种功能。如此一来，即便这些脑区在脑中的空间位置未必彼此接近，但仍可被被称为是“功能连接”的。

新研究所绘制的图谱，描绘的正是这种功能连接特征。为了理解这种功能连接是如何被组织起来的，研究人员依据各个脑区与脑的其余部分的连接模式，将这些脑区排列到“轴线”上，位于一条轴线两个极端附近的脑区，在各自一端内部都具有最相似的连接模式。

从功能上看，这样的轴线主要有三条。

其中最为突出的一条是“感觉与关联”轴，它从主要负责处理感觉信息的脑区，延伸到参与了更复杂的过程（例如把感觉信息整合进复杂思维之中）的脑区。

另有两条轴线则体现了进一步的组织原则：一条是“视觉与身体”轴，它的一端涉及视觉处理，另一端涉及与身体相关的处理；另一条是“控制与表征”轴，一端位于参与认知控制的脑区（如目标导向行为和工作记忆等功能），另一端位于参与形成外部世界的内部表征和自我相关思维的脑区。

贯穿一生

过去已经有研究描绘过这些轴线在儿童期以及整个成年期如何变化，但还没有追踪过它们在整个人类生命周期中的全貌。为了填补这一空白，研究人员将这一分析框架应用于3556名涵盖了从新生儿一直覆盖到百岁老人的脑的功能性磁共振成像（fMRI）扫描数据上，从而追踪了这三条主要的功能轴线在不同年龄阶段的发展和变化。

脑的功能组织可以用三个映射到大脑皮质的关键空间梯度来描述。每个梯度的两个极端分别代表一类具有相似连接模式的脑区，这反映出它们参与的是相似的功能。借助脑成像技术，研究人员报告了这些梯度从出生到老年是如何变化的。（图/Taylor, H. P. IV et al./Nature）

研究结果表明，从婴儿期到老年期，每一条轴线都遵循独特的自身发育轨迹。例如，“感觉与关联”和“控制与表征”轴在儿童期和青春期持续扩展，并在大约19岁左右达到峰值。这与参与复杂高阶认知过程的脑网络具有较长成熟期这一现象是一致的。

相比之下，“视觉与身体”轴的峰值则出现的早得多，大约在5岁左右达到最高点，随后逐渐收缩。这种不同步的变化，呼应了细胞层面一个广为人知的模式：初级视皮质中的突触密度会在婴儿期达到峰值，而前额叶皮质中的突触则要到生命的第二年才达到最大密度。

这些轨迹显示，梯度的范围在整个人生过程中会经历扩展与收缩。其中视觉与身体（VS）梯度的扩展大约在5岁时达到峰值，而感觉与关联（SA）梯度和控制与表征（MR）梯度则大约在19岁时达到峰值。这些模式反映出，基础感觉系统在生命早期便趋于成熟，而参与复杂认知过程的脑网络则经历更漫长的成熟过程。（图/Taylor, H. P. IV et al./Nature）

简而言之，婴儿的脑主要围绕基本感觉系统之间鲜明的区分来组织；但随着发育的推进，更抽象的组织原则会逐渐占据主导地位。在年轻成年人中，一个人的“感觉与关联”梯度与总体人群的平均模式越接近，其在多个认知领域中的表现往往越好。而在婴儿中，“控制与表征”轴则最早显示出与新出现的运动技能之间的联系。因此，不同的组织原则会在生命的不同阶段，对认知表现出不同的重要性。

走向有序

就像儿童的生长曲线图能帮助儿科医生追踪身高相对于总体标准处在什么位置一样，这些贯穿了整个生命周期的轴线也能帮助研究人员识别脑组织是在何时、又是在何处偏离了典型发育轨迹的。

尽管这份脑功能图谱是理解整个生命周期中不同脑区彼此关系的“至关重要的第一步”，但它还无法捕捉功能连接性在具体个体中的组织方式。接下来的一个研究重点，或将是精确追踪脑网络是如何随时间发生变化的。

与此同时，研究人员表示，他们计划更深入地考察组织脑功能模式的动态机制，并研究这些模式在不同人群中呈现出怎样的样貌。还有大量问题有待厘清。

#参考来源：

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10219-x

https://www.nature.com/articles/d41586-026-00637-2

https://www.nature.com/articles/d41586-026-00975-1

#图片来源：

封面图&首图：geralt / Pixabay