■傅昭仪

在人类的发育成长过程中，身高体重等这些数据都比较常见，人们可以随时记录它们，以此来大致了解身体的发育状况。200 多年前，菲利贝尔·德·蒙贝拉医生绘制了第一个生长图表，用来监测他儿子的身高。这份图表也被看作儿科医疗的奠基石。但是你知道自己的大脑是如何发育的吗？

大脑指挥调动着我们的一切，大脑发育的成熟程度会影响人们的行为以及心理状态。没有发育稳定的大脑，就意味着对自己情绪的控制力、与他人交往沟通的能力都有待完善，甚至为衰老后患上神经退行性疾病或精神疾病埋下种子。一直以来，科学家们希望量化人类大脑成熟度和健康衰老之间的关系，但因为之前一直没有有效的衡量指标可以用来评估大脑生长与年龄相关的变化，这个愿望始终没有达成。

近日，来自英国剑桥大学、美国宾夕法尼亚大学等科学家团队的研究人员在《自然》上发表了一篇题为《Brain charts for the human lifespan》的研究，填补了这一空白。他们收集了来自全球逾10万例个体、超过12 万张核磁共振脑扫描图的数据，年龄跨度从受孕16 周后的胎儿到100 岁的老人，从而绘制了全球首个全生命周期大脑发育的生长图表。这一珍贵的参考图表向我们展示了人类大脑是如何在生命早期迅速扩张，并伴随着生命的足迹而缓慢收缩的。该研究让那些苦于研究重复问题的神经科学家大为惊艳。

艰难的大数据收集

脑科学研究长期存在一组“主要矛盾”。一方面，脑结构因人而异，要想创建一组具有统计意义的图表或模型，必须纳入足够多的数据。另一方面，脑部MRI 扫描耗时长，价格贵。用数十年的时间和高昂的成本去收集10 万人的脑部磁共振成像（MRI）数据，是一个让人望而却步的艰难任务。

此次研究的主要参与者神经科学家雅各布·塞德利茨（Jakob Seidlitz）是个“大数据”追逐者，他和他的团队认为与其花费时间和成本，不如“寻找同盟”。在过去的几十年里，神经影像学已成为人脑基础研究和临床研究中无处不在的工具，世界各地都储存着大量脑部磁共振成像。经过讨论，研究团队研发了一个名为“脑图（brainchart）”的开源网站，允许用户自主上传、下载数据。然后，他们给全球各地的研究人员发电子邮件，询问其是否愿意在线共享脑部MRI 扫描数据。海量的回信让人喜出望外，研究团队一共收集到101457 人的123894 张磁共振扫描。这些脑扫描涵盖了所有年龄段的神经认知正常的人群，以及有阿尔茨海默症等疾病和存在神经认知差异（包括自闭症谱系障碍）的人群。研究团队利用统计学模型提取图像中的信息，并确保这些图像可以直接比较，无论当时使用的是哪种磁共振仪。

据了解，这是迄今最大规模的神经影像学研究，美国佛罗里达国际大学认知神经科学家Angela Laird 说：“他们汇总的这个大型数据集令人惊叹，为领域设立了一个新的标准。”

数据研究的成果

研究团队使用标准化的神经成像软件从MRI 扫描中提取数据，最后按年龄绘制了包含皮质灰质（GMV）、白质（WMV）、皮质下灰质（sGMV）和脑室脑脊液（脑室或CSF）等多个主要大脑指标的曲线图。这项研究的带头人之一，剑桥大学精神病学系的Richard Bethlehem 博士说：“通过协调大脑图像，我们能够将整个生命周期的数据结合在一起。它使我们能够观测大脑中发生的非常早期、快速的变化，以及随着年龄的增长而长期、缓慢的衰退。”

此次研究中，研究团队观察到了以下几点：

灰质总体积（GMV）和平均皮质厚度会在发育早期达到峰值。GMV 从孕中期开始迅速增加，在6 岁时达到峰值，随后近线性下降。这一峰值的观测时间比过往报告晚了2～3 年。

从孕中期到儿童早期，白质总体积（WMV）也在迅速增加，于28.7 岁时达到峰值，50 年后则会加速下降。

控制基本身体功能和行为的皮层下灰质体积，会在14.5岁时达到峰值。

神经科学家格外关心脑脊液（CSF）空间增大，这一指标变化通常与脑萎缩有关。研究发现，2 岁前，相关指标呈上升趋势，到30 岁左右保持稳定，然后缓慢地近线性增长。到60 岁以后又呈指数增加。

研究还密切跟踪了总大脑表面积和总大脑体积。两者分别在10.97 岁和12.5 岁时达到峰值。

研究缺憾和临床前景

许多精神疾病是非典型大脑发育的结果，阿尔茨海默症和帕金森病等神经退行性疾病会导致大脑中可观察到的变化，发育性遗传疾病也会导致大脑结构异常。

现在，这些数据集已经有大约165个不同的诊断标签。这意味着研究人员可以通过比较患者大脑体积与同龄人相比变化的速度来发现神经退化的迹象。

不过，研究团队坦言，他们没有摆脱神经影像学研究特有的问题，即缺乏多样性。“全球有数十亿人无法用到MRI，其脑成像数据难以获得。我们收集的数据主要来自北美和欧洲，白人、大学教育水平、城市和富裕人群占比非常大。仅有3 组来自南美的数据和1 组来自非洲的数据，占总数的1%。”他们说，现在绘制出的曲线图只是第一版草图，数据仍在进一步更新和优化。

Bethlehem 博士解释说：“在未来，随着我们整合更多的数据集并完善图表，它们最终可能成为常规临床实践的一部分，被用来帮助评估接受阿尔茨海默症等疾病筛查的患者。”