近日，《自然·人類行為》（Nature Human Behaviour）期刊發(fā)表了一項由北卡羅來納大學（University of North Carolina）牽頭的研究成果。研究團隊首次基于功能性磁共振成像（fMRI）數據，構建了從出生到6歲兒童大腦功能連接的發(fā)育圖譜，為兒童早期認知發(fā)育監(jiān)測提供了全新工具。

類似“身高體重曲線”的大腦功能發(fā)育圖譜

早期兒童時期是大腦發(fā)育最迅速、最具可塑性的階段。雖然身高、體重等身體生長已有成熟的標準化圖表，但大腦功能發(fā)展的“標準曲線”仍然缺乏。研究人員此次建立的“功能連接發(fā)育圖譜”正填補了這一空白。

研究共納入了來自五個兒科影像學隊列的501名兒童，累計收集了1,091份靜息態(tài)功能MRI掃描數據。掃描覆蓋了從嬰兒到6歲這一關鍵發(fā)育時期。

睡眠與清醒狀態(tài)的數據整合

由于嬰幼兒在進行MRI掃描時常處于睡眠狀態(tài)，而清醒與睡眠狀態(tài)下的大腦連接模式存在顯著差異，研究團隊運用彈性網絡回歸（Elastic Net Regression）模型模擬清醒狀態(tài)下的大腦連接圖譜，并利用ComBat方法減少不同掃描中心帶來的數據偏差，從而統一分析標準。

八大腦網絡功能發(fā)育趨勢明確

研究構建了八大典型功能網絡的發(fā)育軌跡，包括視覺、軀體運動、邊緣系統、默認模式網絡、注意力網絡（腹側與背側）、控制網絡和皮層下網絡，發(fā)現每個網絡的發(fā)展節(jié)奏與高峰時間點各不相同：

• 視覺網絡：約在5個月達到高峰，隨后隨著功能分化逐漸下降，至4歲穩(wěn)定；
• 軀體運動網絡：出生后逐步下降，至18個月趨于平穩(wěn)；
• 邊緣系統（Limbic network）：10個月左右達到高峰后維持穩(wěn)定；
• 默認模式網絡：約16個月出現高峰，隨后趨于平穩(wěn)；
• 腹側注意力網絡：約在21個月前迅速增長，隨后保持穩(wěn)定；
• 背側注意力網絡：自18個月開始逐步上升；
• 控制網絡：從出生起持續(xù)增強，6歲仍在增長；
• 皮層下網絡：在整個時間段內保持較高且穩(wěn)定的連接水平。

此外，研究還發(fā)現，不同網絡之間的交互關系在發(fā)育過程中經歷了整合、競爭和解耦等動態(tài)變化，反映了大腦各系統功能協同的演進過程。

功能連接與認知能力高度相關

研究進一步將這些功能連接圖譜與兒童在Mullen早期學習量表（Mullen Scales of Early Learning）上的表現進行關聯分析。結果顯示，大腦連接模式的偏離與認知表現差異密切相關，尤其在表達語言、接受性語言、精細運動和視覺識別能力方面，初級網絡、注意力網絡、控制網絡與默認模式網絡的功能連接最能預測兒童的認知能力水平。

為早期干預提供新方向

研究人員表示，這項工作首次系統性地提出了大腦功能發(fā)育的“標準曲線”概念，未來有望像“生長發(fā)育曲線”一樣，用于早期識別發(fā)育異常的兒童，為干預和治療爭取寶貴時間。

論文作者也強調，未來研究若能采集更多高質量的清醒狀態(tài)fMRI數據，將進一步提高發(fā)育圖譜的精度和適用性。

參考文獻：Weiyan Yin et al, Charting brain functional development from birth to 6 years of age,?Nature Human Behaviour?(2025).?DOI: 10.1038/s41562-025-02160-2

編輯：王洪

排版：李麗