Neuron | 贺永团队揭示全生命周期人脑皮层形态网络发育规律，助力脑健康数字化评估

在神经科学与人工智能的交叉驱动下，脑健康数字化评估技术正推动精准医学的范式变革。 构建 脑发育与老化轨迹的定量评估体系，是突破脑疾病早期预警和精准干预瓶颈的重要路径。在此背景下，构建覆盖全生命周期的脑发育参考图谱并建立人脑结构与功能测量标准，已成为推动个体化脑健康评估的重要方向。

2025年4月，北京师范大学贺永团队与合作者在Nature Neuroscience发表研究

Human lifespan changes in the brain’s functional connectome

在该 研究 中，团队发现人类大脑皮层的形态相似网络在整个生命周期呈现非线性的发展轨迹。整体来看，网络的结构变异度自出生起便不断上升，并在青春期（约12.5至15.7岁）达到峰值后趋于平稳，反映出早期阶段皮层形态的多样性快速增强。同时，网络的平均连接强度则在婴幼儿至儿童期持续下降，并在青春期早期（约10.8至13.7岁）降至最低，说明此阶段脑区间的结构特征分化最为显著。在系统水平，感觉皮层与其他系统的结构相似性随着年龄增长逐渐减弱 ， 旁边缘皮层则在发育过程中与其他区域的形态联系愈发紧密 ， 联合皮层在整个发育阶段始终保持较高的连接强度，并持续扮演网络枢纽角色。

研究 进一步 发现， 脑形态 网络相较于 功能 网络呈现出更 早 的动态发育窗口。从全局水平来看，形态与功能之间的耦合强度随着年龄呈现“先升后降”的非线性轨迹 ，表明 结构对功能活动的约束 在早期发育过程中 逐步加强 ，但在 进入青春期后该耦合强度逐渐减弱。从区域层面来看，初级感觉脑区（如视觉皮层）在出生时便展现出较强的形态–功能耦合特征，并在青春期前持续上升。而高级联合 皮层的结构与功能 耦合强度在整个生命周期中始终维持在较低水平。 这些结果表明 大脑在发育过程中形成了“专一性与灵活性”的组织策略——初级皮层通过强耦合实现早期的功能专门化，而联合皮层则依赖弱耦合机制，为更复杂、灵活的功能调控提供支持。

研究团队 还 探讨了 脑形态 网络发育过程与能量代谢 、 基因 表达 之间的关联。 脑 皮层区域的形态相似性空间分布与有氧糖酵解及葡萄糖代谢水平呈显著正相关，提示脑能量代谢可能在维持或调节皮层结构一致性中 的 重要作用。结合艾伦人脑图谱的转录组数据，研究发现形态相似网络的发育变化与 多个 关键神经生物学过程相关的基因表达显著相关，尤其涉及突触信号传递和神经元轴突投射等发育通路。

最后，基于构建的全生命周期的皮层形态相似网络参考模型， 研究者 将其应用于三类典型神经精神疾病群体——孤独症、重度抑郁症和阿尔茨海默病。结果发现， 与 健康对照 相比 ，患者存在更多数量的 脑连接 偏离区域 ，且 网络偏离的程度在阿尔茨海默病和抑郁症患者中与其临床症状评分呈现显著相关。

该 研究成功构建了覆盖人类全生命周期的皮层形态相似网络发育图谱，系统揭示了从新生儿期至老年阶段大脑结构相似性的动态演变规律。这一突破性成果不仅为深入解析皮层形态的发育机制与老化进程提供了关键科学依据，而且推动了全年龄段脑健康数字化评估标准的建立，为发展个体化、精准化的神经系统疾病诊疗体系奠定了方法学基础。该研究不仅填补了脑发育领域的重要空白，更为未来脑疾病的早期预警和精准干预提供了创新性工具。

图1：全生命周期磁共振脑影像数据年龄分布图及研究流程图

北京师范大学 博士生 梁馨元和孙良龙为该论文的共同第一作者 ， 贺永教授 为通讯作者 。

https://doi.org/10.1016/j.neuron.2025.06.018

制版人： 十一

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