科学家发现,我们的大脑随年龄增长而发生显著变化。无论是学习语言还是掌握新技能,我们建立新连接的难易程度会随生命历程动态调整。但最新研究首次清晰展示了这些变化的戏剧性和规律性。
剑桥大学的一项新研究已确定人类整个生命周期中大脑发育的五个独特阶段。这些阶段以四个关键转折点为标志:九岁、32岁、66岁和83岁,此时大脑的神经重连模式发生转变。剑桥大学研究助理、该研究主要作者亚历克莎·穆斯利表示:“在不同时间节点,大脑预期执行的功能各不相同。这些阶段表明大脑发育是非线性的。”
为揭示这些阶段,研究人员分析了近4000人的脑部扫描数据,追踪髓鞘(包裹神经纤维、加速电信号传输的脂肪绝缘层)以及水分子沿纤维的运动轨迹——后者有助于揭示不同脑区如何连接。穆斯利解释道:“髓鞘本质上是绝缘连接,使其传输更快。”
通过绘制从婴儿期至90岁的这些特征,研究团队揭示了大脑通信路径如何以可识别的模式逐步加强、稳定并最终衰退。这些模式未来可能帮助研究人员厘清为何某些心理健康问题会在特定生命阶段出现,并为评估认知能力提供基准。以下是各阶段大脑内部的变化:
婴幼儿期至童年期(0-9岁):大脑自我重连过程
童年早期常被视为快速学习阶段,但研究团队发现大脑在此期间效率反而下降。从出生到九岁,突触(神经元传递信号的连接点)数量随年龄增长而减少,只有最活跃的突触得以保留——这一修剪过程有助于精简大脑回路。
与此同时,白质(髓鞘辅助信号传输的区域)和灰质(充满神经元的区域)快速增长。白质与灰质协同作用,促进学习与记忆等关键认知能力的发展。
穆斯利补充道:“过往研究证实痴呆症和心理健康问题与大脑连接方式相关。虽然我们无法断言这些连接模式直接导致童年期精神障碍,但这是合理假设,尚未得到直接验证。”
青春期(9-32岁):大脑效率达到峰值
当人进入30岁出头时,大脑达到“峰值”效率期——各脑区通过最直接路径进行通信。白质持续增加,全脑连接遵循最高效的通路。
穆斯利指出,这并非优于其他阶段:“后期阶段发生的变化并非本质上‘糟糕’,只是处于不同时间节点。”
研究最令人惊讶的结论是青春期远比传统认知更漫长。基于大脑形成和优化连接的方式,这一发育窗口持续至约32岁。
穆斯利强调,此界定依据大脑连接效率而非行为表现:“我们的研究绝不意味着你应像青少年般行为至30多岁。”
相较于其他哺乳动物,人类进入青春期耗时更长。她表示:“我们直到30岁出头才达到峰值,这是极长的周期。这凸显了人类的独特性——发育缓慢使我们能建立比其他物种更复杂的连接,这或许解释了人类的高度多样性。”
成年期(32-66岁):大脑进入长期平台期
成年期标志着大脑发育最长且最稳定的阶段。穆斯利指出:“这三十年间结构性重连无重大转变,变化持续发生但无突出节点。”
大脑由此进入长期平台期:通信路径保持稳定,早期快速修剪与微调逐渐减少。其他研究显示,此阶段人格与智力趋于稳定。
早期衰老期(66-83岁):大脑连接网络开始瓦解
约66岁时,大脑进入连接开始松动的阶段。衰老初期,白质退化速度加快。
结果,大脑网络变得更为集群化:区域在小型紧密群体内高效通信,但全系统间沟通难度增加。穆斯利解释:“向小型高连接群体的分化正在增加。”其他研究已将此阶段与痴呆症及高血压高发关联。
晚期衰老期(83-90岁):大脑网络碎片化
在最后阶段,大脑通信网络进一步碎片化。穆斯利将此阶段比作公交线路:部分线路停运后,原本直达的行程需多次换乘。
“我们推测连接性正在降低,潜在连接可能减少,”穆斯利表示,“因此,要通过结构连接在大脑内传递信息,某些区域变得至关重要。”
这些年龄里程碑对大脑的真实意义
由于本研究反映群体平均值,这些转折点不应视为精确里程碑。多数人在66岁生日当天不会突然感受到显著认知变化。
未参与该研究的明尼苏达大学神经科学家理查德·贝策尔表示:“若你去看医生要求用药,我不要40岁群体的平均方案,而是需要针对个人需求定制的方案。每个个体并非都处于中间点。”
尽管如此,随着科学家深入理解各阶段脑连接的强化或衰退模式,及其与学习、人格和心理健康的关系,这些年龄可能成为有用基准。“或许这是个实用提示:‘我正接近某个转折点,需关注。’它促使原本忽视脑健康的人稍加反思,”贝策尔说,“我认为这将产生强大的意外效果。”
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