▎藥明康德內(nèi)容團隊編輯
每個新生兒的父母或許都對“生長曲線圖”不陌生，持續(xù)記錄寶寶的身高、體重或頭圍，對照生長曲線，就可以了解與同齡人相比孩子的生長發(fā)育怎么樣。
▲一張典型的生長曲線圖，橫軸表示年齡，縱軸表示身高（圖片來源：參考資料[2]；Credit：美國疾控中心）
近日，頂尖學術(shù)期刊《自然》發(fā)表的一項研究首次為全身至關重要的器官——大腦，繪制出了綜合性的標準化生長曲線圖：腦圖（BrainChart）。
這項研究成果直觀地顯示了人類大腦在生命早期如何快速膨脹，然后隨著年齡增長慢慢萎縮。腦圖涵蓋大腦在整個人生過程中的變化，不僅能像兒科醫(yī)生用的生長曲線那樣評估生命初期的大腦是否正常生長發(fā)育，還可以系統(tǒng)評估大腦的衰老，以及受到阿爾茨海默病等疾病的影響。
▲匯集了世界各地數(shù)百名研究者的工作
由于大腦結(jié)構(gòu)因人而異，通過掃描大腦并繪制出一組具有統(tǒng)計學意義的生長曲線談何容易。為此，這項工作匯總了世界各地100多項已有的研究，組建成迄今為止規(guī)模最大的人腦核磁共振（MRI）成像數(shù)據(jù)集。
數(shù)據(jù)包含了來自10萬余人的12萬余次大腦核磁共振掃描結(jié)果，囊括不同年齡段的人群，最小的是受孕16周的胎兒，年齡最大的是100歲的老人，跨越了從出生前到老年的整個生命過程。
▲研究人員分析了核磁共振圖像的諸多指標（如灰質(zhì)體積），用百分位數(shù)法評價，并顯示整個生命周期的變化率（圖片來源：參考資料[2]；Credit：https://brainchart.shinyapps.io）
這些腦圖首次明確顯示了一些過去假定的發(fā)育里程碑，像是大腦的主要組織——灰質(zhì)和白質(zhì)分別在什么年齡達到體積峰值，大腦的特定區(qū)域在什么年齡達到成熟，等等。
例如，腦細胞胞體集中的灰質(zhì)，可以看到其體積從妊娠中期開始迅速增加，在六歲之前達到頂峰，隨后緩慢減少。而神經(jīng)連接構(gòu)成的白質(zhì)，其體積也從妊娠中期到兒童早期迅速增加，但在30歲左右達到峰值，到了50歲后縮減速度加快。
還有一些指標顯示出了令研究人員驚訝的結(jié)果。比如腦室容量，盡管過去人們知道它會隨年齡的增長而增加，因為通常與腦萎縮有關，但腦圖表明，腦室容量在后半輩子急劇增長，速度驚人。
▲腦圖繪制了大腦灰質(zhì)體積、白質(zhì)體積、腦室容積、皮層厚度等關鍵指標隨年齡的變化（圖片來源：參考資料[4]）
這項研究還有望提供臨床可使用的工具。研究人員收集的腦成像數(shù)據(jù)，既包括了一般人群，也納入了患有各種神經(jīng)系統(tǒng)疾病（如阿爾茨海默病）或神經(jīng)認知差異（如自閉癥譜系障礙）的人群。
以阿爾茨海默病為例，這種疾病導致神經(jīng)變性和腦組織喪失，因此與同齡人相比，受該病影響的人的腦容量可能減少。但就像身高差異一樣，腦的大小也存在差異，大腦略小并不能說明存在問題。而腦圖顯示，盡管腦容量隨年齡增長會自然減少，阿爾茨海默病患者的萎縮速度要快得多。
目前數(shù)據(jù)集里有160多個不同的疾病標簽，研究者可以看到大腦在這些疾病中出現(xiàn)的差異。
盡管該研究已經(jīng)匯集了大量成像數(shù)據(jù)，但還沒有充分涵蓋不同地區(qū)、不同種族的人群。因此研究團隊認為由此產(chǎn)生的腦圖還只是初稿，數(shù)據(jù)仍在繼續(xù)更新。
目前，這支國際團隊建立了一個網(wǎng)站，形成了龐大的合作者網(wǎng)絡，并創(chuàng)建了一個參考框架的工具，允許更多研究人員和臨床醫(yī)生在使用BrainChart時調(diào)整自己的數(shù)據(jù)集進行對比，最終生成更全面的報告。
參考資料：
[1] Bethlehem, RAI, Seidlitz J & White, SR et al. Brain charts for the human lifespan. Nature; 6 April 2022; DOI: 10.1038/s41586-022-04554-y
[2] Mapping the rapid growth and slow decline of the human brain over our lifetime. Retrieved Apr. 11, 2022 from https://www.cam.ac.uk/stories/BrainCharts
[3] CHOP researchers create reference model for brain growth over human lifespan. Retrieved Apr. 11, 2022 from https://www.eurekalert.org/news-releases/948674
[4] Your brain expands and shrinks over time — these charts show how. Nature. Doi: https://doi.org/10.1038/d41586-022-00971-1
