剑桥大学的研究人员对 3,800 多人（从新生儿到 90 多岁的老人）的 MRI 扫描进行了广泛的分析。该研究确定了大脑连接组织的四个中点，分别发生在 9 岁、32 岁、66 岁和 83 岁，这将生命分为五个不同的神经连接阶段。
这些转变表明大脑并不是线性进化的，而是在特定时刻经历显着的重组。最明显的变化发生在 32 岁左右，此时大脑结构离开青春期典型的重组模式，进入成人更稳定的阶段。研究结果发表在《自然通讯》杂志上，提供了整个生命周期可塑性和脆弱性窗口的人口地图。
这项工作使用了多个国际神经影像项目的数据，应用图论指标来评估大脑网络的整合和分离。尽管是横截面研究且存在局限性，但由于样本主要来自高收入国家，该研究强调了有助于理解神经发育的平均模式。
大脑发育的早期阶段
第一阶段从出生到大约 9 岁，这是大脑连接急剧增长的时期。在这个阶段，大脑会创建大量的连接，并开始选择性地消除那些较少使用的连接，同时出现语言和运动协调等基本技能。
9岁时，第一个重大转折点出现，结束了这个高度建设的阶段。这一转变为以效率为中心的重组奠定了基础，以适应儿童晚期认知能力的进步。
在这个早期时代，白质体积迅速增加，反映了基本网络的巩固。突触修剪的过程确保剩余的连接更具功能性，支持早期典型的加速学习。
9岁至32岁神经青春期延长
从 9 岁到 32 岁，大脑进入一个长期的持续完善阶段，其特点是远处区域之间的整合程度更高。连接变得更加高效，缩短了功能距离并加速了信息处理，这有利于认知、情感和行为适应。
这一时期对应着高可塑性，神经网络优化了全球通信。神经效率在 32 岁左右达到峰值，这是研究中发现的最强转折点。
- 大脑区域之间的短路径效率逐渐提高
- 改进特定网络和全球网络的集成
- 与复杂认知任务的更高表现相关
- 更容易遭受精神健康状况紧急情况的影响
32 岁的转折点代表着向更加巩固的模式的过渡，结束了青春期典型的结构性变化。这种超出传统青春期的延长令人惊讶，但与执行功能长期成熟的观察结果一致。
32岁至66岁之间的成人稳定性
32 岁至 66 岁之间，大脑经历最长、最稳定的阶段，与之前的阶段相比，结构变化最小。网络在遥远的区域之间保持一致的整合，支持可预测的功能，并与人格特质和智力的高原保持一致。
在这个时代，区域隔离逐渐加剧，并没有突然逆转。该模式反映了一种成熟的架构，其中的变化是微妙的，重点是保持累积的效率。
这种稳定性与基于经验的技能（如判断力和综合知识）的稳定时期相一致。由于没有进行重大重组，因此可以在日常需求中实现统一的性能。
66 岁左右，出现了较缓和的转变，开始进行与生物衰老相关的调整。全球一体化开始略有下降，本地电路更加受到重视。
早期衰老的重组
从 66 岁开始，大脑开始进入缓慢重组阶段，远处区域之间的连接性减少。这一阶段反映了老化、模块化程度增加以及对保留的本地网络的依赖的逐渐影响。
这些变化包括整体效率的轻微下降，但核心功能并未突然丧失。基于积累的知识的某些技能仍然强大，而更加集成的流程可能会变得不那么敏捷。
66 岁这个转折点标志着结构老化的典型轨迹的开始。大脑通过优先考虑有效回路来进行适应，这解释了在这个年龄段观察到的认知表现的变化。
其他研究表明，体力活动和心血管健康等因素会影响这些网络的保存。了解这些窗口有助于应对认知能力下降风险增加的情况。
晚期衰老的最后阶段
83 岁之后，最后一个确定的转折点出现，长沟通路径急剧减少。大脑变得更加依赖于保存完好的中央区域，从而导致专注于关键核的更精简的网络。
在这个阶段，全球连通性进一步下降，而某些地区在信息流通中扮演着突出的角色。这种预期的重组有助于解释为什么尽管其他功能进展缓慢，但某些功能仍然存在。
- 远程连接效率下降
- 特定区域的子图中心性增加
- 整个生命周期中综合任务的相对维护
- 由于累积因素导致个体差异更大
尽管极端年龄的数据有限，但这个时代凸显了大脑的最终适应。该模式反映了向更多本地操作的转变，与在长寿中观察到的变化相一致。
研究方法和注意事项
研究人员协调了多个项目的扩散磁共振成像数据，使他们能够估计白质通路。组合图表指标揭示了所引用年龄的方向变化曲线，并进行统一处理以尽量减少偏差。
优势包括广泛的年龄覆盖范围和多种指标的使用。然而，横截面设计排除了有关个体轨迹的陈述，并且极端年龄的样本较小。
这些人口平均值并没有定义每个人的确切年龄，因遗传和环境因素而异。该图谱可以作为未来神经发育和衰老研究的参考。
这项研究强调了大脑在不同时代的进化，会影响特定的脆弱性。了解这些动态有助于了解人生不同阶段的技能和风险。