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育的“黃金”期，是感知覺經驗和智力發育的核心階段。多種遺傳、環境因素引起的腦發育異常（如自閉癥），多于此年齡階段累積并呈現癥狀。童年腦發育與功能的完善，不僅是人腦早期發展與重塑的基石，也是人生意義和價值判斷形成的生理基礎，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、神經影像模型構建方法等限制，人腦發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育關鍵期的機制理解，也阻礙了基于影像技術對腦發育疾病的早期診斷體系的進展。因此，腦發育領域中始終缺乏“生長曲線”這一“度量衡”的構建，使得我們無法對兒童的腦發育狀態實施“腦齡”、“腦發育得分“等精準評估。
天橋腦科學研究院（TCCI）研究員、上海交通大學醫學院附屬精神衛生中心楊志教授、袁逖飛教授與浙江大學醫學院附屬兒童醫院的傅君芬教授、張洪錫主任及合作者基于近十年的兒童腦影像數據積累，聯合發布了首個兒童1-6歲腦生長曲線模型，精細刻畫了腦在發育黃金期的結構變化，發展了兒童的個體化發育狀態評估方法。
研究團隊首先系統描繪了腦主要組織（皮層體積、皮層厚度、腦白質體積、皮層下核團體積）隨年齡的變化規律（圖1），進一步針對各個腦區如扣帶回、額葉皮層、杏仁核、海馬等）實現精細分割并繪制圖譜，闡明其動態變化規律（圖2）。
圖1. 大腦皮層厚度在發育期的動態變化
圖2.不同腦區厚度與體積隨年齡變化規律
進一步，研究團隊致力于構建兒童腦生長曲線，以實施“個體化腦檢查”與“腦發育得分”的評估。團隊構建了總共90個腦形態特征的生長曲線模型，用于評估兒童的每個腦結構在同齡、同性別群體中的相對位置，即“腦發育得分”，從而顯示某些腦結構的發育異常。團隊結合“腦發育得分”和機器學習技術，準確識別了兒童的語言言語發展遲緩癥狀，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）及識別腦發育異常的應用
這些研究為腦發育黃金期的個體化、精細化評估提供了標準化模型，也為多種腦發育疾病的早期識別、診斷與個性化評定提供了重要依據。“腦發育得分”的精準評估，是兒童腦科學研究的基礎工具；不同腦區的個體化生長曲線，有助于揭示智力、情感、人格、幸福感、創造力等重要腦功能的發育模式，也為童年教育中的因材施教、個體化培養提供了新途徑。
該研究于2022年4月14日在線發表在國際著名神經影像學期刊《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基金等項目資助。
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