如果把人類的大腦發育過程看成走動的時鐘，那么它“行走”的過程有什么規律可循？近日，北京師范大學賀永團隊與合作者在《自然·神經科學》期刊發表了題為《腦的功能連接在人類全生命周期的變化》的成果論文。
他們通過全球132個研究中心的33250名受試者的腦功能磁共振影像數據，破譯了從嬰兒時期到老年時期的大腦發育規律，揭示了人腦內部建立功能連接的過程。這項研究為探索人類心智的形成、發展與衰老規律提供了寶貴數據，為全年齡段的腦健康數字化評估，以及腦疾病的精準診療提供了參考標準。
解碼腦功能實現的核心密碼
人腦的組成單位是神經元，神經元之間互相連接會形成突觸，一定數量突觸組成的神經通路就可以執行特定的腦功能。比如，我們看見一個字并把它讀出來，大腦就需要從視神經到視皮層再到語言中樞的神經通路來完成。
嬰兒剛出生時大約有860億個神經元，但是互相之間并沒有形成足夠數量的突觸，也就無法執行“讀出”這一功能。之后，伴隨著腦發育和后期的學習，這條神經通路上的突觸連接開始“施工”，一個又一個神經元之間建立起可以傳遞大腦信號的突觸。當整條神經通路上的突觸連接數量充足且可以正常使用，就能完成某種特定的功能。
以往，科學家對于腦的功能連接的研究，要么通過實驗動物來進行，其結果與人腦相差甚遠；要么通過捐獻的人類遺體來進行，由于樣品量少，得到的數據也有限。
如今，磁共振等腦影像學技術的發展，以及AI算法的應用，使得科學家可以通過大量的腦功能磁共振影像數據，推算出人腦的突觸連接數量和位置，從而為破譯人腦發育的規律提供了可能。
不同年齡段，腦功能發育各有特點
研究人員將受試者的年齡范圍分成了26個年齡段，并為每個年齡段創建了腦功能圖譜，在國際上首次捕捉到了大腦功能演化的發育軌跡和關鍵時間點。
經過研究發現，嬰兒出生時大腦的初級感覺運動系統的發育就已經達到成人水平的80%，而更為復雜的與記憶、推理等高級認知相關的功能系統，需要到4至6歲時才能達到類似的成熟水平。
腦功能系統內部與功能系統之間整體的平衡，則要發育到25歲左右才逐漸成熟，之后保持相對穩定，到老年期開始下降。大腦功能連接的強度，即大腦不同區域之間的神經活動的關聯程度，大約在38歲達到頂峰后才緩慢下降。
大腦越“訓練”越強
這項研究中有趣的是，大腦中短距離連接的強度從年輕時開始慢慢減弱，而長距離連接到46歲左右才開始下降。這說明人腦到了中年仍然具有很強的可塑性。
這時，你也許會想：我已經過了腦發育的關鍵時期，是不是無法變聰明，只能變得越來越笨呢？事實上，人腦的可塑性是持續終生的，只是幼年時期可塑性最強，隨著年齡的增長逐漸減弱，并不會失去可塑性。
可塑性的大小，也和每個人的主觀意愿及生活習慣密切相關。如果你每天努力生活，認真學習，就會刺激大腦建立新的突觸連接，增強大腦的可塑性；而如果每天無所事事，或者胡思亂想，等于浪費了大腦可塑性的機會。這其中關鍵就在于要高效地使用大腦。
就像你閱讀本文的過程，已經在刺激你的視覺、注意、情緒、學習、記憶等多種功能系統發生可塑性的變化。如果你愿意在閱讀之后，深入思考，進一步探索自己的大腦，這種可塑性的變化就更顯著。
對于我們而言，通過培養良好生活習慣和掌握認知方法，不斷優化自己的大腦，再付諸行動，日積月累后終將遇見一個更好的自己。
（作者系華中師范大學副教授、中國神經科學學會科普與繼續教育委員會委員）
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