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“一生最好是少年”——大脑的童年和青春:中美差异、个体发育测评……

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生长发育是遗传、环境和文化综合作用的过程。儿童青少年在学龄期(6~18岁)不仅迎来身高、体重的发育高峰,而且在校园的系统化教育下,其认知与学习能力也得以快速提升,自我独立意识增强,为未来的发展做好准备。构建脑发育图表,可以为研究学龄期儿童、青少年的发展提供综合测量和评估工具,推进脑科学在家庭、教育和临床的个体化应用转化。

安全易用的磁共振成像技术促进了发育神经影像学的发展,为打通从微观水平(如神经毡和功能柱)到宏观水平(皮层厚度和面积)的全链条脑发育研究提供了顶端(宏观尺度)的证据,为脑发育图表研究与应用奠定了基础。然而,如何建设生长发育队列并研发可信而有效的测量,进而揭示遗传、环境和文化对脑发育的影响是脑发育图表研究的核心挑战。


脑区结构

近日,来自中国科学院心理研究所、北京师范大学、西南大学、华南师范大学、浙江大学、滨州医学院的研究团队,联合美国纽约大学(New York University)和耶鲁大学(Yale University)、荷兰唐德斯研究所(Donders Institute)和伊拉斯姆斯大学(Erasmus University Rotterdam)以及新加坡国立大学(National University of Singapore)的研究人员,基于中国科学院心理研究所领衔建设的脑智发育队列——“彩巢计划-成长在中国”,历时8年,在中国重庆地区和美国纽约地区,采用相同的加速纵向队列实验设计,建设了6~18岁脑智发育队列,绘制了全年龄段学龄期脑发育模板和图表, 检验了中美脑发育曲线的差异。Sci Bull以封面文章形式发布了这一学龄脑发育图表研究成果。


中美青少年脑区分布及脑网络形态发育曲线

研究发现,脑模板在各年级之间有差别、在中美之间有差别,这些差异会影响脑发育图表的形状。脑网络形态发育曲线的数学建模揭示,中美学龄期脑发育差异的脑区分布遵循特定规律,基础功能(如视觉和体感运动)区域在中美学龄儿童中具有简单而平行的发育轨迹,联合功能区域则表现出复杂而不同的发育轨迹,特别是在青春期触发的前后(上图中黑色箭头所示); 中美学龄脑发育差异化的区域在左半球主要分布于默认模式网络(语言以及自我参照等功能,红色),在右半球主要分布于额顶控制网络(认知控制等功能,橘色)。这些民族化差异是两国在遗传、环境和文化等方面综合差异的体现,说明了构建各自的脑发育图表的必要性。


脑功能网络皮层厚度及面积分布

李大钊先生曾说“一生最好是少年”。发育神经影像学为我们勾绘大脑的童年和青春提供了画笔,脑发育常模的最终建立将为每一个孩子留存独特的影像资料,记录“生命的春天”。未来,研究者将把脑发育常模研究用于推进个体化的脑智发育测评,为每个家庭留存每个孩子成长的科学印记,和孩子一起见证与体验科学化的教育和健康发展。

END

原文信息

邢秀侠, 左西年*.“一生最好是少年”: 发育神经影像学. 2021, 66(20): 2495-2497 (“阅读原文”直达)

转载、投稿请联系

csb@scichina.org

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