大腦的發(fā)育過程遵循高度有序的層級結構，先支持基本的感覺和運動功能，隨后發(fā)展出復雜的認知與決策能力。近期，賓夕法尼亞大學（University of Pennsylvania）及多機構合作團隊在《Nature Neuroscience》發(fā)表了題為“丘腦調控人類大腦皮層發(fā)育節(jié)律”的研究，系統(tǒng)揭示了丘腦在調節(jié)皮層不同區(qū)域神經可塑性窗口和發(fā)育時序中的關鍵作用。

丘腦作為位于腦深部的亞皮層結構，長期被視作感覺與運動信息的“中繼站”。然而，本研究通過大規(guī)模擴散磁共振成像（diffusion MRI）數(shù)據的分析首次描繪了人類丘腦—皮層結構連接的解剖圖譜，證實丘腦不僅傳遞信息，更主動參與皮層發(fā)育節(jié)律的調控。

研究團隊針對8至23歲青少年和兒童共計超過2600名受試者，整合來自費城、美國中西部及加州多地區(qū)及紐約市不同樣本，運用先進的擴散MRI技術，系統(tǒng)識別并量化丘腦與大腦皮層超過200條結構連接路徑。研究發(fā)現(xiàn)，丘腦—皮層連接的成熟呈現(xiàn)出明顯的從感覺運動區(qū)向聯(lián)合區(qū)（association cortex）的層級演進，精準對應皮層可塑性窗口的時間分布。

第一作者Valerie J. Sydnor博士指出：“我們的數(shù)據支持丘腦作為大腦皮層發(fā)育‘時間守護者’的假設，其調節(jié)機制使得感覺運動區(qū)的可塑性在兒童期快速減少，而支持高級認知、情緒及社會功能的聯(lián)合區(qū)可塑性得以延長至青春期甚至更晚階段?！?/p>

進一步的多模態(tài)分析顯示，丘腦—皮層連接發(fā)育延續(xù)較長時間的皮層區(qū)域，呈現(xiàn)出在結構、功能及神經化學層面的可塑性特征，且這些區(qū)域對環(huán)境因素展現(xiàn)出較高的敏感性，強調了環(huán)境與神經發(fā)育的動態(tài)交互作用。

該研究不僅豐富了對丘腦功能的認知，也為理解青少年大腦發(fā)育與環(huán)境塑造機制提供了新的視角。研究團隊計劃未來深入探究丘腦在聯(lián)合區(qū)神經可塑性中的分子及細胞機制，以及環(huán)境變量如何調節(jié)丘腦—皮層連接，從而為促進兒童及青少年認知與情緒健康發(fā)展提供科學依據。

Sydnor博士總結道：“識別影響皮層可塑性的機制調控因子及環(huán)境促進條件，將為發(fā)展精準的神經發(fā)育干預策略奠定基礎，提升青少年神經適應性與心理韌性?！?/p>

參考文獻：Valerie J. Sydnor et al, Human thalamocortical structural connectivity develops in line with a hierarchical axis of cortical plasticity,?Nature Neuroscience?(2025).?DOI: 10.1038/s41593-025-01991-6

編輯：王洪

排版：李麗