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这篇发表在《Nature》上的文章题为“人类生命周期的脑图”(Brain charts for the human lifespan),旨在通过整合大规模的神经影像数据,构建人类大脑发育和衰老的标准化参考图表。研究团队汇集了来自100多项研究的123,984次MRI扫描数据,覆盖了从孕期115天到100岁的101,457名参与者,创建了一个开放的交互式资源(http://www.brainchart.io/),用于量化个体在神经影像指标上的差异。
脑图的意义:
类似于儿科生长曲线图,脑图提供了大脑结构(如灰质、白质、皮层厚度等)随年龄e变化的标准化参考轨迹,填补了神经影像学领域缺乏标准化评估工具的空白。
这些图表能够识别新的神经发育里程碑,并量化个体大脑结构的典型或非典型变化。
方法与数据:
使用广义加性模型(GAMLSS)分析非线性的年龄相关变化,并考虑性别差异和技术异质性。
数据涵盖多个大脑指标(如总体积、皮层表面积、区域体积等),并通过分位数评分(centile scores)标准化个体数据。
关键发现:
不同脑组织的发育轨迹各异,例如灰质体积在儿童早期达到峰值,而白质体积在成年早期达到峰值。
脑图揭示了此前未报告的发育里程碑,如灰质与白质分化的关键期(出生后3年内)。
分位数评分在临床研究中显示出更高的遗传力,并能有效区分神经精神疾病(如阿尔茨海默病、精神分裂症)的脑结构差异。
应用与局限性:
脑图为研究大脑发育和衰老提供了标准化工具,尤其适用于精神疾病和神经退行性疾病的研究。
当前数据的局限性包括样本偏倚(以欧美人群为主)和年龄分布不均(如胎儿和中年数据不足)。未来需增加多样性和代表性。
开放科学:
研究提供了在线工具和开源代码(https://github.com/brainchart/Lifespan),支持其他研究者利用脑图进行新数据分析。
这项研究通过大规模数据整合和标准化建模,首次构建了覆盖全生命周期的脑图,为神经影像研究和临床实践提供了重要参考。尽管存在样本多样性和技术异质性等挑战,脑图仍为理解大脑发育和疾病机制开辟了新途径。
From: Bethlehem, R.A.I., et al.Brain charts for the human lifespan[J].Nature,2022,604(7906): 525-533.
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