腦是人類智慧的所在。6歲時，兒童的大腦成熟度超過90%。因此，6歲之前被認為是腦發(fā)育的“黃金”期，是感知覺經(jīng)驗和智力發(fā)育的核心階段。多種遺傳、環(huán)境因素引起的腦發(fā)育異常（如自閉癥），多于此年齡階段累積并呈現(xiàn)癥狀。童年腦發(fā)育與功能的完善，不僅是人腦早期發(fā)展與重塑的基石，也是人生意義和價值判斷形成的生理基礎(chǔ)，是畢生幸福感的源泉。

長久以來，受到臨床檢查手段、家長與兒童配合度、神經(jīng)影像模型構(gòu)建方法等限制，人腦發(fā)育期的影像圖譜研究多集中在6歲以后的年齡段，嚴重制約了人們對腦發(fā)育關(guān)鍵期的機制理解，也阻礙了基于影像技術(shù)對腦發(fā)育疾病的早期診斷體系的進展。因此，腦發(fā)育領(lǐng)域中始終缺乏“生長曲線”這一“度量衡”的構(gòu)建，使得我們無法對兒童的腦發(fā)育狀態(tài)實施“腦齡”、“腦發(fā)育得分“等精準評估。

天橋腦科學(xué)研究院（TCCI）研究員、上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬精神衛(wèi)生中心楊志教授、袁逖飛教授與浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬兒童醫(yī)院的傅君芬教授、張洪錫主任及合作者基于近十年的兒童腦影像數(shù)據(jù)積累，聯(lián)合發(fā)布了首個兒童1-6歲腦生長曲線模型，精細刻畫了腦在發(fā)育黃金期的結(jié)構(gòu)變化，發(fā)展了兒童的個體化發(fā)育狀態(tài)評估方法。

研究團隊首先系統(tǒng)描繪了腦主要組織（皮層體積、皮層厚度、腦白質(zhì)體積、皮層下核團體積）隨年齡的變化規(guī)律（圖1），進一步針對各個腦區(qū)如扣帶回、額葉皮層、杏仁核、海馬等）實現(xiàn)精細分割并繪制圖譜，闡明其動態(tài)變化規(guī)律（圖2）。

圖1. 大腦皮層厚度在發(fā)育期的動態(tài)變化

圖2.不同腦區(qū)厚度與體積隨年齡變化規(guī)律

進一步，研究團隊致力于構(gòu)建兒童腦生長曲線，以實施“個體化腦檢查”與“腦發(fā)育得分”的評估。團隊構(gòu)建了總共90個腦形態(tài)特征的生長曲線模型，用于評估兒童的每個腦結(jié)構(gòu)在同齡、同性別群體中的相對位置，即“腦發(fā)育得分”，從而顯示某些腦結(jié)構(gòu)的發(fā)育異常。團隊結(jié)合“腦發(fā)育得分”和機器學(xué)習技術(shù)，準確識別了兒童的語言言語發(fā)展遲緩癥狀，準確率達87.5%（圖3）。

圖3. 兒童腦生長曲線圖表（僅展示部分腦區(qū)）及識別腦發(fā)育異常的應(yīng)用

這些研究為腦發(fā)育黃金期的個體化、精細化評估提供了標準化模型，也為多種腦發(fā)育疾病的早期識別、診斷與個性化評定提供了重要依據(jù)。“腦發(fā)育得分”的精準評估，是兒童腦科學(xué)研究的基礎(chǔ)工具；不同腦區(qū)的個體化生長曲線，有助于揭示智力、情感、人格、幸福感、創(chuàng)造力等重要腦功能的發(fā)育模式，也為童年教育中的因材施教、個體化培養(yǎng)提供了新途徑。

該研究于2022年4月14日在線發(fā)表在國際著名神經(jīng)影像學(xué)期刊《NeuroImage》上。楊志、袁逖飛、傅君芬為通訊作者，張洪錫和李嘉為第一作者。該研究受到了國家自然科學(xué)基金等項目資助。

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