美國北卡羅來納大學(xué)醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家們以前所未有的分辨率繪制了年輕人類大腦皮層的表面圖，揭示了從出生前兩個月到出生后兩年關(guān)鍵功能區(qū)域的發(fā)育。日前在線發(fā)表于《美國國家科學(xué)院院刊》的新皮質(zhì)發(fā)育圖譜代表了進(jìn)一步研究大腦發(fā)育的寶貴資源，并為研究自閉癥和精神分裂癥等大腦發(fā)育疾病提供了一種強(qiáng)大的新方法。
皮層是一層腦細(xì)胞，包裹著大腦的大部分其他部分。作為最先進(jìn)的大腦區(qū)域，它負(fù)責(zé)高級的、獨(dú)特的人類功能，包括語言能力和抽象推理。
懷孕的最后3個月到生命誕生后的頭兩年是皮質(zhì)發(fā)育最活躍的時期。在此期間，皮層明顯變厚，通過形成復(fù)雜的皮層褶皺，其表面積以更快的速度增長。
這一階段皮質(zhì)增厚和擴(kuò)張的破壞與自閉癥和精神分裂癥有關(guān)。然而，神經(jīng)科學(xué)家并沒能像他們希望的那樣詳細(xì)了解這個發(fā)育階段。特別是，他們需要更全面、更高分辨率的映射，跨越胎兒到幼兒的年齡范圍，將發(fā)育中的皮層劃分成具有自己增長率的不同區(qū)域，尤其是表面積增長率。
研究人員首先收集了一組1037份高質(zhì)量磁共振成像掃描圖像，這些掃描圖像來自孕晚期到兩歲之間的嬰兒。研究團(tuán)隊使用最先進(jìn)的計算機(jī)圖像處理方法分析掃描數(shù)據(jù)，將皮質(zhì)表面劃分為包含數(shù)千個微小圓形區(qū)域的虛擬網(wǎng)格，并計算每個區(qū)域的表面膨脹率。
研究人員定義了18個不同的區(qū)域，發(fā)現(xiàn)這些區(qū)域與已知的發(fā)育中的皮層功能區(qū)域密切相關(guān)。圖譜顯示，每個區(qū)域的發(fā)育路徑往往與其在皮層對面半球的對應(yīng)區(qū)域相同。性別差異也很明顯。即使控制了整體表面積的性別差異，即男性大腦面積更大，多個區(qū)域仍然存在差異。例如，左半球的內(nèi)側(cè)前額葉區(qū)域被認(rèn)為具有注意力和工作記憶等重要功能，在出生后第二年的早期，男性的比例相應(yīng)地變大了。
分析還表明，生命早期的皮層表面積擴(kuò)張模式與皮層厚度發(fā)展模式有很大不同，這表明這兩種大腦發(fā)育指標(biāo)涉及不同的機(jī)制。
研究人員希望，最終研究涵蓋患有自閉癥或其他神經(jīng)發(fā)育狀況的兒童掃描數(shù)據(jù)集。這樣的分析不僅可提供疾病起源的線索，還可以提供早期跡象或生物標(biāo)志物的識別，未來可用于進(jìn)行更有效的治療。(記者張夢然)
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