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美国北卡罗来纳大学医学院的科学家们以前所未有的分辨率绘制了年轻人类大脑皮层的表面图,揭示了从出生前两个月到出生后两年关键功能区域的发育。日前在线发表于《美国国家科学院院刊》的新皮质发育图谱代表了进一步研究大脑发育的宝贵资源,并为研究自闭症和精神分裂症等大脑发育疾病提供了一种强大的新方法。
皮层是一层脑细胞,包裹着大脑的大部分其他部分。作为最先进的大脑区域,它负责高级的、独特的人类功能,包括语言能力和抽象推理。
怀孕的最后3个月到生命诞生后的头两年是皮质发育最活跃的时期。在此期间,皮层明显变厚,通过形成复杂的皮层褶皱,其表面积以更快的速度增长。
这一阶段皮质增厚和扩张的破坏与自闭症和精神分裂症有关。然而,神经科学家并没能像他们希望的那样详细了解这个发育阶段。特别是,他们需要更全面、更高分辨率的映射,跨越胎儿到幼儿的年龄范围,将发育中的皮层划分成具有自己增长率的不同区域,尤其是表面积增长率。
研究人员首先收集了一组1037份高质量磁共振成像扫描图像,这些扫描图像来自孕晚期到两岁之间的婴儿。研究团队使用最先进的计算机图像处理方法分析扫描数据,将皮质表面划分为包含数千个微小圆形区域的虚拟网格,并计算每个区域的表面膨胀率。
研究人员定义了18个不同的区域,发现这些区域与已知的发育中的皮层功能区域密切相关。图谱显示,每个区域的发育路径往往与其在皮层对面半球的对应区域相同。性别差异也很明显。即使控制了整体表面积的性别差异,即男性大脑面积更大,多个区域仍然存在差异。例如,左半球的内侧前额叶区域被认为具有注意力和工作记忆等重要功能,在出生后第二年的早期,男性的比例相应地变大了。
分析还表明,生命早期的皮层表面积扩张模式与皮层厚度发展模式有很大不同,这表明这两种大脑发育指标涉及不同的机制。
研究人员希望,最终研究涵盖患有自闭症或其他神经发育状况的儿童扫描数据集。这样的分析不仅可提供疾病起源的线索,还可以提供早期迹象或生物标志物的识别,未来可用于进行更有效的治疗。
关键词： 研究人员 大脑皮层 最先进的
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