世界首个大规模核磁共振研究描绘了从出生到死亡的大脑变化

家长们可能对儿童成长图非常熟悉。追踪体重、身高和其他指标有助于医生和家长掌握孩子是正常生长还是在某些方面落后。这些标记通常以百分位数的形式传达，科学家们通过几十年的研究对青少年身体的正常发育范围有了很好的认识。

虽然我们知道人的大脑在一生中会发生一些重大变化，但医生没有资源来了解不同年龄段的正常大脑发育谱。与45岁相比，15岁的正常健康大脑是什么样子？剑桥大学的Richard Bethlehem和宾夕法尼亚大学的Jakob Seidlitz与来自全球各地的数百名研究人员合作，以纠正这一问题。

为了创建一系列跟踪一生中平均大脑发展的图表，研究人员首先需要积累一个巨大的数据集。由于fMRI大脑成像是一个昂贵和耗时的过程，一个团队不可能收集到必要的数据。因此，研究人员希望与世界各地数百名科学家合作，每个人都在进行自己的大脑扫描研究。

“我们试图通过将现有研究的最大可能组合的数据拼接在一起来解决这个问题，”Bethlehem和Seidlitz在《The Conversation》杂志的一篇文章中解释道：“我们联系了许多研究人员，看他们是否愿意为这些参考图表作出贡献。从我们的大型数据集可以看出，这些请求得到了压倒性的热情。这使一个草根项目变成了一个跨越六大洲和几十个机构的全球合作努力。”

这个庞大的项目最终收集了来自10万多人的123984张核磁共振扫描。这些扫描的对象年龄大到100岁，小到15周的胎儿。

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这些发现通过一个名为Brain Chart的开源网站发布，提供了第一套跟踪人类一生中大脑结构变化的参考图表。而且，数据集的规模使研究人员能够计算出百分位数的分数，确定不同年龄段大脑大小的正常范围。

例如，新研究发现，人类大脑中的灰质体积在6岁时达到顶峰，但白质会继续增长，直到29岁左右。在50岁左右，大脑中的白质体积开始快速减少。

Bethlehem说，现在将大脑图表作为医生的临床工具还为时过早。需要更多的数据来更好地处理不同的病人群体，但在未来，医生有可能对病人进行核磁共振扫描，并使用这些参考图表来检测大脑的异常变化。

“这应该能有效地让神经科医生回答‘这个区域看起来不典型，但不典型的程度如何’，”Bethlehem说。“由于该工具是标准化的，你在哪里进行脑部扫描应该不重要--你应该仍然能够进行比较。”

在这个时候，核磁共振脑成像并不是一个简单或便宜的诊断工具。因此，即使脑图建立了它的数据集并完善了它的模型，在该资源能够用于监测大脑发育之前，还有一些技术障碍需要克服。

最近的工程创新推出了新的便携式核磁共振机器，使这种详细的大脑成像离所有人都能使用的目标更近了一步。据Bethlehem和Seidlitz说，研究小组将继续更新和改进这组新颖的数据，以便一旦技术跟上，脑部扫描成为常规的临床实践，它就会准备就绪。

“随着脑部扫描变得更加便宜和越来越容易获得（甚至是便携式），我们希望我们的脑部图表能够实现更多的量化标准，并帮助神经科学的发现与这些令人兴奋的技术进步并行，”Bethlehem和Seidlitz写道。“有一天，如果大脑扫描成为儿科实践的正常部分，我们希望能准备好必要的方法和工具，为病人和他们的家人提供有意义的见解。”

这项新研究发表在《自然》杂志上。