大脑皮层功能连接模式的百年演变:衰老影响认知重塑

一项在《自然》发表、由Hoyt Patrick Taylor IV、 Sahar Ahmad和Pew-Thian Yap团队领导的研究,首次通过覆盖新生儿到百岁老人的fMRI数据,系统描绘了人类大脑新皮层功能连接模式在整个生命周期中的组织轴线变化。这项发现揭示了大脑功能网络如何随年龄推进而重塑,对理解认知功能和衰老带来的变化至关重要,为未来针对性的抗衰干预(如神经修复、认知训练)提供了基础图谱。它提示我们,大脑连接模式并非一成不变,而是持续演进,这对于优化老年人的认知健康管理具有重要意义。

大脑区域间功能连接的大规模梯度组织着人类新皮层,并将大脑拓扑结构与认知结构联系起来在成人中,三个主要轴——感觉-联想轴、视觉-躯体感觉轴和调节-表征轴——分别从初级感觉区域延伸至跨模态联想区域,从视觉系统延伸至以身体为中心的系统,以及从控制和注意网络延伸至默认模式网络和感觉区域。

这些梯度简洁地描述了构成不同信息处理模式基础的大规模皮层层级结构。然而,这些梯度及其多尺度生物学和认知相关性如何在生命周期中演变尚不清楚。本文建立了从出生到100岁的连续功能组织规范参考,揭示了复杂的非线性发展轨迹。梯度结构在婴儿期由初级感觉系统锚定,在儿童期和青春期沿着联想轴和控制轴分化,并在衰老过程中逐渐去分化。

这种功能架构的重要性得到了生物学和行为学的证实:梯度指标可以预测发育过程中的认知表现;结构-功能耦合随轴和年龄而变化;独特的转录组特征在生命早期最强,并随年龄增长而减弱,这与梯度架构的瞬时遗传支架相一致。我们的生命周期梯度整合了发育脑连接方面的各种研究,并为未来的研究提供了一个共享的多模态参考。

🔗 https://www.nature.com/articles/s41586-026-10219-x

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