時間|全球首張“大腦圖表”：胎兒到百歲老人，大腦如何擴張和萎縮( 二 ) 核磁共振|人類|擴張|研究|胎兒

回復的數量之多讓他們感到驚訝。他們認為，這可能是因為COVID-19大流行讓研究人員在實驗室的時間更少，而查看電子郵件收件箱的時間比往常更多。
研究小組總共收集了101457人的123894次核磁共振掃描，這些掃描對象包含了懷孕15周的胎兒到100歲的老年人；包括正常神經系統的人的大腦，以及患有各種疾病(如阿爾茨海默氏癥)和神經認知差異(如自閉癥譜系障礙)的人的大腦。
Bethlehem說， “通過全球的共同努力，我們已經能夠做到的一件事就是將整個生命期的數據拼接在一起。它讓我們能夠測量大腦中發生的最早期、最迅速的變化，以及隨著年齡增長而出現的長期、緩慢的衰退。 ”
該團隊使用標準化的神經成像軟件從核磁共振掃描中提取數據，從簡單的灰質和白質等的體積開始，然后擴大細節，如皮層的厚度或大腦的特定區域的體積。隨后使用世界衛生組織（WHO）推薦的用于建模非線性成長軌跡的位置、比例、形狀的廣義加性模型（GAMLSS），創建了人類生命周期的腦圖表。
總的來說，他們估計已經用了大約200萬小時的計算時間，分析了接近1拍字節（PB）的數據。 “如果沒有訪問劍橋的高性能計算集群，這真的是不可能的。 ”Seidlitz說。
他同時強調， “我們認為這項工作仍在進行中。這是為神經成像建立標準化參考圖表的第一步。這就是為什么我們建立了這個網站，并創建了一個龐大的合作網絡。我們希望不斷更新圖表，并在新數據可用的基礎上構建這些模型。 ”他們已經推出了一個網站，他們打算在接受更多腦部掃描時，實時更新他們的成長圖表。
首個大腦圖表：尚處于非常早期的研究
具體而言， GAMLSS模型對大腦四種主要組織體積的MRI數據進行了擬合，包括皮層灰質總體積(GMV)、白質總體積(WMV)、皮層下灰質總體積(sGMV)和腦脊液總體積(CSF)) 。

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人類大腦圖表。
該研究團隊觀察到的關鍵里程碑包括，大腦皮層灰質總體積（GMV ，腦細胞）從懷孕中期開始迅速增加，在5.9歲時達到峰值，隨后呈近線性下降。研究指出，這一高峰比之前的報告晚了2到3年。他們認為，此前那些報告依賴的樣本更小，年齡限制更大。
白質總體積（WMV ，大腦連接）也從懷孕中期到幼兒期迅速增加，在28.7歲時達到峰值。在50年后開始加速下降。
與皮層灰質總體積（GMV）和白質總體積（WMV）相比，皮層下灰質總體積(sGMV ，控制身體功能和基本行為)呈中間生長模式，在14.4歲時達到峰值。研究稱，白質總體積（WMV）和皮層下灰質總體積(sGMV)峰值均與之前的神經成像和尸檢報告一致。
相比之下，腦脊液（CSF）在2歲前呈增長趨勢，隨后在30歲前處于穩定狀態，然后緩慢線性增長，在60歲時呈指數增長。
研究還指出，從個體差異角度來看，皮層灰質總體積（GMV）個體差異早期逐漸增加，在4歲時達到峰值，而皮層下灰質總體積(sGMV)變異性則在青春期晚期達到峰值，白質總體積（WMV）在40歲左右個體間變異最大。有趣的是，腦脊液（CSF）則是在靠近人類生命末期時，不同個體之間變化最大。
此外，研究團隊還用GAMLSS建模方法評估了全腦的平均皮層厚度、總表面積和34個皮層區域體積的發展。結果符合預期，人腦皮層總面積與總體積(TCV) 在整個生命周期的發展中密切相關，兩項指標都在11-12歲時達到峰值。相比之下，皮層厚度在1.7歲時就顯著達到峰值，這與此前的觀察結果一致，即皮層厚度在圍產期增加，在后期發育時下降。