一项新的研究揭示了青春期大脑发育序列的新见解

根据宾夕法尼亚大学医学院的一项新研究，大脑的发育并不是在整个大脑中均匀发生的，而是遵循一种新确定的发育顺序。与其他大脑区域相比，支持认知、社交和情感功能的大脑区域似乎具有更强的可塑性，或者说能够改变、适应和重塑，这使得青少年在整个青春期对社会经济环境都很敏感。研究结果最近发表在自然神经科学．

研究人员利用核磁共振成像(MRI)绘制了人类大脑从8岁到23岁的发育过程。这些发现提供了一种新的方法来理解大脑各个区域在发育过程中可塑性下降的顺序。

大脑的可塑性指的是能力神经回路大脑中与思想、情感和运动有关的连接和通路，会根据内部生物信号或生理反应而改变或重组外部环境．虽然人们普遍认为儿童的大脑可塑性比成人高，但这项研究为儿童和青少年时期大脑可塑性的降低在何时何地发生提供了新的见解。

研究结果表明，大脑可塑性的降低最早出现在“感觉运动”区域，如视觉和听觉区域，而在“联想”区域，如涉及高阶思维(解决问题和解决问题)的区域社会学习)．因此，大脑中支持执行、社交和情感功能的区域似乎特别具有可塑性，在活动期间对环境做出反应早期的青春期，因为可塑性发生在发育的后期。

“学习大脑发育在活着的人类大脑中是很有挑战性的。许多神经科学家对发育过程中大脑可塑性的理解实际上来自于对啮齿动物进行的研究。但是啮齿类动物的大脑并没有很多我们所说的大脑的关联区域人类的大脑通讯作者Theodore D. Satterthwaite医学博士说，他是宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院精神病学的麦克卢尔副教授，也是宾夕法尼亚大学寿命信息学和神经成像中心(PennLINC)的主任。

为了解决这一挑战，研究人员将重点放在比较以前啮齿动物研究的见解和青少年MRI成像的见解。先前的研究考察了神经回路在具有可塑性时的表现，发现大脑的可塑性与一种独特的“内在”大脑活动模式有关。

内在活动是指大脑某部分在休息时，或不受外部刺激或心理任务影响时发生的神经活动。当一个大脑区域发育程度较低而可塑性较强时，该区域内往往有更多的内在活动，而且这种活动也往往更加同步。这是因为该区域有更多的神经元处于活跃状态，而且它们往往同时处于活跃状态。结果，大脑活动波的测量显示振幅(或高度)增加。

“想象一下，大脑某个区域内的单个神经元就像管弦乐队中的乐器。随着越来越多的乐器开始在一起同步演奏，管弦乐队的声音水平提高，声波的振幅也变得更高，”第一作者、神经科学博士生瓦莱丽·西德诺说。

“就像分贝计可以测量声波的振幅一样，当孩子们只是在扫描仪中休息时，大脑内在活动的振幅可以用功能性核磁共振成像测量。这使得我们的团队能够安全地、非侵入性地研究年轻人大脑可塑性的功能标记。”

通过对1000多名个体的核磁共振扫描分析，作者发现了脑的功能标记大脑可塑性在童年早期的感觉运动区域下降，但在联想区域直到青春期中期才下降。

Satterthwaite补充说:“这些发育缓慢的联想区域对儿童的认知成就、社会互动和情感健康至关重要。”“我们真的开始理解人类长期发展过程的独特性。”

“如果一个大脑区域保持延展性的时间更长，它也可能对环境影响争取更长的发展窗口期，”Sydnor说。“这项研究正是为此找到了证据。”

作者研究了年轻人的社会经济环境和可塑性的相同功能标记之间的关系。他们发现，环境对大脑的影响在不同地区并不一致，在不同的发展过程中也不是一成不变的。相反，环境对大脑的影响随着所确定的发育序列的进展而变化。

重要的是，青少年的社会经济环境通常对晚成熟联想的大脑发育有更大的影响大脑区域研究发现，这种影响在青少年时期最大。

“这项工作为理解环境如何塑造青少年时期的神经发育轨迹奠定了基础，”宾夕法尼亚大学博士后研究员和合著者巴特·拉森博士说。

Sydnor解释说:“希望研究发育可塑性将帮助我们了解环境丰富项目何时会对每个孩子的神经发育轨迹产生有益的影响。我们的研究结果支持，旨在缓解青少年社会经济环境差异的项目对整个青少年时期的大脑发育仍然很重要。”