虽然衰老过程常常感觉是缓慢而稳定的,但科学家们发现,与年龄相关的身体变化实际上是以爆发式的方式——类似于生长突增——在我们生命中的特定时间点发生。
身体的变化规律可能同样适用于大脑。发表在《自然通讯》上的一项新研究发现,大脑的关键结构性变化发生在生命周期中的某些关键转折点。
"大脑在整个生命周期中并非以稳定、线性的方式发育。相反,大脑的变化方式随年龄波动,"英国剑桥大学神经科学博士后研究员、该研究的主要作者阿莱克莎·穆斯利博士说道。
穆斯利博士和她的团队发现,大脑在9岁、32岁、66岁和83岁左右会发生明显的重新配置。她说,这些转折点中的许多与发育里程碑相吻合。例如,青春期大约在9岁开始,这与大脑的第一个结构性转折点相符。
另一个大脑转折点,66岁,与人们患痴呆症风险显著上升的时间相吻合。
了解与年龄相关的大脑变化为何重要?
更清晰地了解大脑如何变化,或许有朝一日能帮助医疗保健提供者识别预示疾病的改变,并开发针对根本原因的治疗方法。
"我们对大脑连接在整个生命周期中预期变化的了解越多,就越能更好地识别什么是健康的——是典型的改变还是与另一种状况或疾病相关的迹象,"穆斯利说。
大脑经历5个截然不同的"时期"
在这项分析中,剑桥大学医学研究理事会(MRC)认知与脑科学部的科学家们检查了近4,000名0至90岁人群的脑部磁共振成像(MRI)扫描。这些扫描生成了扩散成像,通过追踪水分子在脑组织中的移动来绘制神经连接图。
扫描比较显示,人脑结构有五个主要时期,以及在人的一生中出现的四个转折点,我们的大脑通过重新连接来支持随着成长、成熟和最终衰退而发生的不同思维方式。
研究人员将这些大脑时期描述为:
童年期(0-9岁)
大脑经历了一个"网络整合"期。大脑会过度产生神经元之间的连接器(也称为突触),然后逐渐削减,只有更活跃的连接得以保留。这种整合和精炼从出生到大约9岁都以相同的模式发生。
青春期(9-32岁)
白质(一个帮助信息在大脑不同区域之间传递的神经纤维大网络)继续增加体积。这些白质"高速公路"效率的提高意味着大脑在协调和共享信息方面变得更加擅长,从而支持认知功能和意识。
通常,童年和成年之间的这一过渡阶段被认为从10岁左右开始,到二十多岁中期结束。然而,就大脑而言,青春期的时间似乎更长。
"仅从神经结构来看,我们发现类似青春期的大脑结构变化要到三十岁出头才结束,"穆斯利说。"我们的研究表明,9岁到32岁之间大脑重新连接的模式是一致的。"
虽然认知能力通常在此阶段提高,但心理健康障碍的风险也会上升。
"从之前的研究中,我们知道大约三分之二将患有心理健康障碍的人在25岁前就出现了症状,大多数在15岁左右出现,"穆斯利说。"因此,结构性模式的变化可能与心理健康障碍风险增加相关,这是一个合理的假设。"
成年期(32-66岁)
与早期快速成熟相比,这一时期大脑网络发展放缓,这是没有重大变化的最长时期。这种稳定性也对应着智力和个性的平台期。
虽然研究中没有探讨这一点,但这种稳定性对应着我们可能更有能力承担成人责任的人生阶段。
"尽管在这几十年中我们看不到显著的认知'生长突增',但大脑的稳定性支持了管理职业、养育子女、人际关系和所有日常'成人事务'所需的思维效率,"底特律亨利·福特医疗集团的神经心理学家芭芭拉·R·康纳博士说,她没有参与这项研究。"事实上,人们常常将三十多岁到五十多岁描述为他们感觉最自信和能干的岁月。"
早期老化(66-83岁)
在这个阶段,大脑中的一些连接变弱,与生命早期相比,大脑整体变得更加分离,形成小的、内部连接良好的区域组。
穆斯利说,尚不清楚这一时期的大脑重组是否对应着潜在的大脑退化,这可能解释了这个年龄段痴呆症风险的增加。
然而,研究作者指出,这一时期与身体健康状况的变化相吻合。例如,患高血压的几率在这个年龄段增加,而长期高血压与认知能力下降、加速大脑老化和更高的痴呆症风险相关。
康纳博士说,这个年龄段的大脑变化可能转化为思维能力的变化。"这个年龄段的人处理信息可能会稍微慢一些,需要更多次重复来学习新事物,回忆名字需要多花几秒钟,或者更多地依赖清单和日常习惯,"她说。"这些被认为是正常的与年龄相关的变化,而不是脑部疾病或痴呆症的迹象。"
晚期老化(83-90岁)
随着连通性进一步下降,大脑结构进入最后一个阶段。大脑区域发生明显转变,从"全局"处理(感知整体画面)转向"局部"处理(关注更具体的组成部分或细节)。
大脑的"青春期"阶段直到32岁才结束
康纳说,这项新研究阐明了大脑如何以及特别是在什么时候经历"生长突增"——这在之前并没有很好地定义。
加州大学河滨分校心理学副教授、该校老化与神经认知成像实验室首席研究员伊莱娜·贝内特博士表示,一个意外的发现是"青春期"时期的长度。
"令我惊讶的是,这个青春期发展阶段跨越了如此广泛的年龄范围,从9岁到32岁,"没有参与这项研究的贝内特博士说。
"在这段时间里,有很多情感、认知和生活方式的变化,我本以为这些变化会在这一时期产生更多的变化。"
健康生活方式可以促进"更年轻"的大脑
研究作者指出,这项调查的一个主要局限性是,研究观察了不同年龄段的不同人群,而不是长期跟踪同一批人,因此科学家无法探索特定个体一生中转折点的性质。
康纳强调,这些模式并不总是能准确映射到个人在衰老过程中所经历的情况。
"大脑的变异性极大,"她解释说,大脑受许多因素影响,包括整体健康状况、生活方式、压力和生活经历。"尽管大脑有自然的转折点,但重要的是要记住,我们在每个年龄段的思维和感受能力很大程度上受我们自己的影响。"
规律锻炼、健康饮食、持续的高质量睡眠和参与脑力刺激都被证明可以促进大脑健康。
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