Nat Neurosci：北京师范大学贺勇等揭示了大脑功能连接体中人类寿命的变化

人脑的功能连接在一生中不断变化。

2025年4月3日，北京师范大学贺勇等在Nature Neuroscience在线发表题为“Human lifespan changes in the brain’s functional connectome”的研究论文，该研究揭示了大脑功能连接体中人类寿命的变化。

在这里，研究人员收集了来自全球132个地点的33，250名月经后32周到80岁个体的无任务功能和结构磁共振成像数据。报道了连接体整体均值和方差的非线性生长曲线中的关键拐点，分别在生命的第四个晚期和第三个晚期达到峰值。在构建了一个细粒度的、全生命周期的系统级脑图谱集后，展示了不同系统内功能分离的不同成熟时间表。区域连接的寿命增长是沿着时空皮层轴组织的，从初级感觉运动区过渡到更高级的关联区。这些发现阐明了功能性连接体的寿命进化，并可以作为量化发育、衰老和神经精神障碍中个体差异的标准参考。

在过去的二十年里，人们越来越多地从连接体的角度来理解以内在或自发大脑活动为特征的静止人脑。内在连接体结构的出现、发展和老化使得在整个生命周期中功能特化和整合的动态重组成为可能，有助于人类认知和行为的持续变化。理解典型功能性连接体的时空生长过程对于阐明健康个体的网络水平发育原则和确定高度脆弱性或潜力的时期至关重要。这些正常连接体模式的破坏，尤其是在特定的时间窗内，会使个体易患一系列神经发育、神经退化和精神疾病。生长图框架为绘制人脑中的标准参考曲线提供了一个宝贵的工具，Bethlehem 等人通过聚合迄今为止最大的多站点结构磁共振成像（MRI）数据集（从受孕后 115天到100岁的101,457个体）描绘了大脑形态测量学的生命周期生长曲线，标志着朝着可重复和可推广的脑图表迈出了重要一步。然而，功能性脑连接组在人类生命周期中的正常生长图表仍然未知。

先前使用无任务功能磁共振成像(fMRI)数据的研究报告了功能连接体的年龄相关特征。然而，这些研究中的大部分都局限于特定的生长时期，年龄间隔很窄。例如，围产期和产后早期(例如，0-6岁)的数据很少包括在跨越儿童期、青春期和成年期的研究中；因此，研究错过了描绘从怀孕到老年的连续生命周期动态演变的机会。尽管一些研究试图涵盖从儿童到成年晚期的更广泛的年龄范围，但由于样本量有限(通常< 1，000)，这些研究在稳健估计正常生长曲线方面遇到了挑战。最近，Rutherford等人20在使用大样本数据集(年龄为2-100岁的约22，000人)建立功能连接体的寿命标准模型方面取得了很大进展。然而，这项工作主要集中于使用基于群体的系统级图谱的系统间功能连接。此外，在关于功能连接轨迹的文献中有很大的不一致性，在发展方向和增长里程碑上没有出现共识。

整个生命周期中群体水平和个体水平的功能图谱（图源自Nature Neuroscience ）

为了解决这一问题，研究人员建立了一个具有严格质量控制的大型多模态神经成像数据集，包括来自33，250名个体的横断面无任务fMRI和结构性MRI数据，年龄范围从月经后32周到80岁，从132个全球站点收集。该研究进行了全面的网络建模分析，以描绘跨多个尺度的功能连接体的非线性生长模式。从描述全球功能连接体整体模式中的寿命增长开始，揭示了重要的生命历程里程碑。然后，构建了贯穿整个生命周期的连续的年龄相关的、系统水平的图谱，并进一步提供了以前没有报道过的跨大脑系统的不同生长模式的描述。最后，阐明了在更精细的区域尺度上控制连接体生长的时空原理。

参考信息：

https://www.nature.com/articles/s41593-025-01907-4#Sec36