而对于皮质功能区体积 , 34个皮质功能区灰质体积达峰的年龄差异很大 (从大约2岁到10岁不等) , 其中初级感觉区 (包括视觉区、听觉区和机体感觉区)最早达到峰值 , 在达峰后下降较快 , 而额颞联合区 (整合信息 , 与高级认知功能有关)达峰值较晚 , 达峰后下降较慢 。 这一现象也与人的发育需求所一致 。
从以上结果可以看出 , 大脑各组织在不同时期轨迹有明显差异 , 研究人员试图找出大脑各组织发育轨迹的关键节点 。
为此 , 他们将 大脑各组织时间轨迹的达峰节点(体积达到最大处)和 发育速度峰值节点(轨迹上升阶段的斜率最大值处)定义为 发育的里程碑 。
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大脑各组织时间轨迹中的发育里程碑
将各组织时间轨迹整合在一起后可以看出 , 只有 皮质区灰质总体积和平均皮质厚度在青春期开始前达到峰值 ,大脑总体积和总表面积则在青春期开始前后达到峰值 ,皮质下灰质总体积在青春期中期达到峰值 , 白质总体积在成年早期才达到峰值 。
皮质区灰质总体积(5.08月)、皮质下灰质总体积(5.65月)和白质总体积(2.4岁)的发育速度在婴儿期和儿童早期达到最大 , 而大脑总体积则在皮质区灰质总体积和白质总体积之间速度达到峰值 ,平均皮质厚度的峰值速度出现在出生以前(-0.38岁) , 大约相当于妊娠中期 。
据了解 ,这也是首次发现平均皮质厚度在出生前存在发育速度峰值 。 这些表明大脑发育最快的时候基本出现在出生前后 , 所以越来越卷的胎教似乎也有一定的道理 。
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GMV(皮质区灰质总体积):WMV(白质总体积)分化
就像身高和体重一样 , 有了以上的数据 , 就可以绘制大脑特征的年龄匹配的参考范围 。
研究人员还收集了一些疾病患者(如阿尔茨海默病等)的MRI数据 , 提取其大脑特征 , 与相同性别、年龄的人群进行比较 , 发现与正常人群相比 , 疾病组的脑特征具有明显差异 。
阿尔茨海默病患者的差异最明显 ,女性患者的皮质区灰质总体积中位数在正常人群的百分位图上处在14%的位置 , 与正常人群皮质区灰质总体积中位数相差36个百分点 。 这表明阿尔茨海默病患者几乎大脑各组分的体积都小于正常人群 , 尤其是对于人智力影响更为关键的灰质体积 。
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疾病患者的各特征中位数在正常人群的百分位图上所处位置
在使用百分位数马氏距离(CMD)来衡量疾病患者与正常人群脑部特征的差异后 , 研究人员发现 ,与正常人群差异最大的三种患病人群依次为阿尔茨海默病(AD)、轻度认知障碍(MCI)和精神分裂症(SCZ) 。
智力障碍相关疾病患者(主要指AD和MCI)与对照人群差异最大出现在成年后期 , 而青春期则是精神障碍相关疾病患者与对照人群差异最大的时期 。 这些结果与各疾病发病年龄相符 , AD和MCI多见于中老年人 , 而精神障碍相关疾病常起病于青春期 。
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百分位数马氏距离(CMD)来衡量疾病患者与正常人群脑部特征的差异
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