基于神经成像技术的青少年大脑发育研究

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1、基于神经成像技术的青少年大脑发育研宄摘要大脑成熟是一个动态过程，高级神经活动的发育主要集中于个体发展的第二个10年:青少年时期，青少年时期是行为、认知和脑迅速发展的时期。青少年普遍表现出来的注意、冲动控制、计划、决策等认知能力的提高都是基于神经系统的成熟发展起来的。运用神经成像等技术的研宄指出，大脑在青少年时期的发展经历着突触精简以及髓鞘化的过程；白质、灰质在青少年时期的成熟有不同的发展轨迹。青少年大脑皮层的成熟顺序与认知功能的发展相联系，人脑的高级认知功能在青少年时期发展完成。在这一过程中，脑的发展会受到情绪、环境

2、以及经验等因素的影响。关键词脑发育；青少年；认知；神经成像分类号B8451引言人类大脑的成熟是复杂、不断发展的过程，大脑的成熟伴随着相应认知和行为的变化。尽管从婴儿期起直到儿童早期都是人类大脑发育最快和最重要的时期，但目前的大量研宄都表明大脑的成熟一直持续到青少年时期。青少年时期一般是指成年以前11、12岁到18、19岁的青春发育期。现在的研宄表明，直到青少年时期，个体的大脑仍然是发育的(Thompsonetal.，2000；Bergcll&Coscia,2001；Ashtarietal.，2007；Bamea—Go

3、ralyetal.,2005；Schmithor8t,Wilke,Dardzinski,&Holland,2002)。例如，Bergen(2001)等人指出，与青少年时期高级认知功能成熟相伴随的大脑成熟会持续到18岁甚至是成年早期(Bergen&coscia,2001)o大脑所有的潜能和弱点都依赖于个体发展的前两个10年，并且在这个过程中会受到环境、经验等因素的影响(Toga，Thompson,&sowell，2006)0到上个世纪为止，由于技术手段的局限，关于青少年时期脑和神经系统发育的研究为数不多，对于个体在青少

4、年时期大脑和神经系统的继续发育知之甚少(Blakemore&choudhury2006)。自上世纪50年代起，研究者开始尝试通过动物研宄来揭示脑的发育。动物研宄表明，环境因素对处于青春发育期的动物有很大的作用(YakoVleV&Lecours,1967；HuttenlocheL1979)。早先以人为被试开始的青少年大脑发育的研宄。主要是尸检研宄(vonEconomo，1929)。由于青少年样本的缺乏，所以关于脑发育方面的研宄资料很少。随着高科技的发展，研宄技术也在不断的日新月异。现在有了多种多样的研宄技术来研宄不同年

5、龄阶段个体的大脑发育变化，所以对各个年龄阶段个体的脑研宄也变得十分容易了。现在，由于有了无创性技术手段，自从2000年以来，关于青少年脑与神经系统发育的研宄就大量出现了。脑和神经系统发育研宄的进步在很大的程度上都是因为磁共振技术持续精确化的发展以及磁共振分析技术的不断日新月异。磁共振这种新技术手段提供了更多的有关于比率变化、脑区改变的可视化的细节和群组统计资料，随着时间推移而发生的变化也能够被计算出来说明这种变化(shawetal.，2008)。这种进步表现在从模糊的成像到精确化的视图，从病理性的数据、脑异常个体的检

6、查到正常的被试群体(可以大规模做研宄的样本)，从横断研宄到对儿童青少年个体的追踪研宄、纵向研宄。在同一被试身上同时进行纵向研究。有的纵向研究长达15年之久(Gieddetal.，1999)。美国国家心理健康研宄所(NacionalInstimteofMentalHealm,NIMH)Giedd等人的一个研究团队对脑发育问题进行了系统的研宄，科研项目从1989年到2007年，包括了5000次的扫描，年龄跨度从3.5岁到33岁，前后共研究了2000例典型的发育中的儿童青少年和成年个体，每个被试连续两年做扫描。此外，Gog

7、tay等人对13名儿童进行了长达10年的追踪研究，儿童每两年会扫描一次(Gogtayetal.，2004)。这项研宄测量了从4岁到21岁个体的脑区变化，分析了灰质减少的变化模式。Evans和Group(2006)对500名儿童进行了功能性核磁共振成像(FMRI)的扫描，年龄范围为7〜18岁，得益于功能性磁共振成像技术，研究的数据包含了丰富的时间和空间信息(Evans&Group,2006)。磁共振成像技术(MRI)以非侵入、无创的技术提供了对活的生物体和发育中的大脑分子结构详细和精确的成像。fMRI技术为研宄提供了一

8、个新视角，研究大脑的功能性发育。使用FMRI进行研宄可以使研究人员能够对个体的脑部进行照相，并对他们的结构和功能进行对比。这对于研究青春期的脑发育尤为重要。研究者通过使用FMRI对青少年个体在执行多种任务时进行观察并将这一观察结果与成人相对比，可以研宄出青少年不同于成人的脑部位的活动模式(Pineetal.，2001)。同样使用扩散张量成像技术