人一生中大腦的4個“拐點”，影響學習能力和患病風險

　　大腦功能在人的一生中絕非靜止不變，從新生兒到九旬老人，人類的學習能力與認知衰退風險始終處于動態變化中。現在，科學家可能發現了這種現象的潛在成因：在9歲、32歲、66歲和83歲這4個關鍵年齡點，大腦神經連接經歷重大轉折。近日，相關研究成果發表于《自然-通訊》。

　　先前研究表明，人體在40歲、60歲和80歲左右會經歷3次快速衰老，但大腦的復雜性使其衰老更難以理解。

　　大腦由不同區域構成，這些區域通過白質束進行信息交換。白質束是由神經元延伸出的纖細突起——軸突構成的絲狀結構。這些連接影響著人們的認知功能，比如記憶能力。但之前尚不清楚這種神經連接是否會在一生中發生重大變化。英國劍橋大學的Alexa Mousley表示：“此前還沒有人將多種指標結合起來描述大腦神經連接的階段性變化。”

　　為填補這一認知空白， Mousley團隊分析了英美兩國約3800人的核磁共振腦部掃描數據。這些人以白人為主，年齡在0歲至90歲之間。這些掃描數據源自各類腦成像項目，其中多數排除了神經退行性疾病或精神疾病患者。

　　研究發現，90歲的人群大腦連接通常經歷5個主要階段，由4個關鍵轉折點分隔。

　　在第一階段，即從出生到9歲之間，大腦各區域間的白質束似乎變得更長或更復雜，導致其傳輸效率降低。“信息在不同區域之間傳遞需要更長時間。”Mousley說。

　　這可能是因為在嬰兒期，大腦布滿大量神經連接，但隨著成長，未使用的連接會逐漸被“修剪”。Mousley分析，大腦似乎優先建立了廣泛連接以適應學習彈鋼琴等技能，代價是連接效率的降低。

　　然而，在第二階段，即從9歲到32歲，這種模式似乎發生了逆轉，這可能源于青春期的開始和荷爾蒙變化對大腦發育的影響。“此時大腦突然提升神經連接效率，連接變得更短，信息傳遞速度隨之加快。” Mousley指出，這可能有助于計劃和決策等技能的發展，以及工作記憶等認知能力的提高。

　　第三階段持續時間最長，從32歲延續至66歲。“這個階段大腦仍在變化，但幅度小得多。”Mousley解釋說，此時，大腦各區域間的連接效率將重新進入漸進式衰退期。 “尚不清楚這種轉變的確切驅動因素，但30多歲往往伴隨許多重大變遷——比如生兒育女、生活安定下來，這些都可能起到作用。”英國倫敦國王學院的Katya Rubia補充說，這也可能是身體自然損耗所致。

　　研究人員發現，在第四階段，即在66歲至83歲期間，同一腦區神經元間的連接似乎比不同腦區間的連接更為穩定。“這很有趣，因為這個階段患癡呆癥和出現健康問題的風險逐步上升。” Mousley說。

　　在第五階段，即從83至90歲，腦區間連接逐漸減弱，更多通過連接多個區域的“樞紐”傳遞信息。“這表明該階段維持連接的資源減少，大腦更依賴特定區域作為連接樞紐。” Mousley表示。

　　Mousley指出，理解這些腦部變化有助于解釋為何精神疾病通常在25歲前發作，以及為何65歲以上人群特別容易患癡呆癥。

　　Rubia說：“理解人的一生中腦結構的正常轉折點至關重要，這樣我們才能探索在精神健康或神經退行性疾病中的異常變化。一旦明確異常所在，就能精準找到治療方案。比如，可探究哪些環境因素或化學物質導致了異常，并通過治療、政策或藥物尋找逆轉方法。”

　　不過，Rubia強調，在此之前，需要進一步研究以驗證這些發現是否適用于種族和地域更具多樣性的群體。