美國北卡羅來納大學醫(yī)學院的科學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鍵功能區(qū)域的發(fā)育。日前在線發(fā)表于《美國國家科學院院刊》的新皮質發(fā)育圖譜代表了進一步研究大腦發(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大的新方法。
皮層是一層腦細胞，包裹著大腦的大部分其他部分。作為最先進的大腦區(qū)域，它負責高級的、獨特的人類功能，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發(fā)育最活躍的時期。在此期間，皮層明顯變厚，通過形成復雜的皮層褶皺，其表面積以更快的速度增長。
這一階段皮質增厚和擴張的破壞與自閉癥和精神分裂癥有關。然而，神經科學家并沒能像他們希望的那樣詳細了解這個發(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。研究團隊使用最先進的計算機圖像處理方法分析掃描數據，將皮質表面劃分為包含數千個微小圓形區(qū)域的虛擬網格，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。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，左半球的內側前額葉區(qū)域被認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，男性的比例相應地變大了。
分析還表明，生命早期的皮層表面積擴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)育指標涉及不同的機制。
研究人員希望，最終研究涵蓋患有自閉癥或其他神經發(fā)育狀況的兒童掃描數據集。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志物的識別，未來可用于進行更有效的治療。(記者張夢然)
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