2022年4月6日，《Nature》在线发表了北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室左西年课题组参与的长文，揭示了人脑毕生发展（16孕周至100岁）里程碑（图1）[1]。期刊以“神经科学：人脑发展参照图表”为题报道了这一里程碑，称“这些通过分析全球十万余人脑扫描而构绘的图表，未来可为辅助各年龄段脑健康和脑疾病诊断的数字化测评。”
图1 人脑毕生发展的神经影像里程碑
两百多年前，法国鸟类学家Count Philibert de Montbeillard绘制了首个生长图表，用来监测儿子从出生到18岁的身高。一个生长图表代表了一份令人叹为观止的人体测量、统计汇总和图表设计的合成品，通常被界定为“通往健康之路”，也是临床儿科医疗的奠基石。与衡量儿童身高、体重等身体特质的生长图表相比，目前尚无可用于量化大脑成熟与老化的参考标准。为此，来自全球200多个研究单位的科研人员汇集了10万1457名志愿者工共12万3984次磁共振脑扫描影像，跨越了从受孕后115天到出生后100年的生命周期，利用WHO推荐的生长图表统计建模方法GAMLSS，建立了人类大脑毕生发展的发展图表常模，据此确定个体在同龄人中的“百分位数”来量化其大脑遵循标准发展轨迹与否。这些生长图表按性别进行了分类，克服了不同研究中个体评估和技术手段的差异，可以稳定地检测神经与精神疾病的脑形态变化。利用这些图表，研究团队揭示了图1所示人脑毕生发展的里程碑，可帮助确定人脑的发展关键时期。例如，在孕17周到3岁如此短的时间内，个体脑容量就扩容到成年人70%，生命中关键的1000天！
本文也强调，这些脑图表距离将来被应用于临床实践，仍然需要进行系统化研究来验证其效用。例如，由于本研究中的志愿者多来自欧洲、北美及有欧洲血统的人群，数据存在潜在的采样偏差。现有公开数据库中已经包括了一定数量的来自不同文化背景（中国、新加坡、印度）的公开数据库样本，比如中国参与或主导的“国际千人功能连接组计划”(FCP)[2]和“国际信度与可重复性联盟”(CoRR)[3]。鉴于这些脑图表是通过交互、开放获取的形式生成（http://www.brainchart.io），未来有望通过扩增数据库而逐渐消除这些样本偏差。
左西年教授是FCP主要成员并领衔建立了CoRR，正在建设中的“中国彩巢计划”(CCNP)[4]和“3R可重复性脑联盟”(3R-BRAIN: https://github.com/zuoxinian/3R-BRAIN)参与了这一大型国际团队化的开放式脑科学研究，贡献了逾千次的脑成像测量。他的课题组是国际上最早开展人脑磁共振影像图表研究的实验室之一，率先将GAMLSS用于人脑毕生发展图表建模[5]，通过“测量-队列-理论”的脑图表闭环研究[6,7]，发展了脑智个体差异测量的信效度统计学框架[8]，建设了“中国彩巢计划”大型脑智毕生发展队列[9]，发现中美学龄儿童脑发育规律存在差异[10]，揭示出青春期脑连接组功能梯度的翻转机制[11]，目前正积极推进脑图表的应用转化研究。《Nature》当日网站头条总结了这一研究（图2）[12]，并刊出编者按[13]强调是时候认可开放数据的作者了，突出认可数据共享和贡献的重要性。
图2 Nature网站头条总结人脑毕生发展里程碑研究
实验室杨宁博士、王银山博士、左西年教授为该文作者之一，3R-BRAIN和CCNP为该文联盟作者之一，中华人民共和国科学技术部、国家自然科学基金委员会、国家基础学科数据中心、中国科学院、北京市科委、北京师范大学等基金和学术机构资助了CoRR、CCNP和3R-BRAIN的建立与发展。
参考文献
[1] Brain charts for the human lifespan (2022) Nature, doi: 10.1038/s41586-022-04554-y.
[2] Toward discovery science of human brain function (2010) PNAS, 107:4734-9.
[3] An open science resource for establishing reliability and reproducibility in functional connectomics (2014) Scientific Data, 1:140049.
[4] 彩巢计划－“成长在中国”(2017) 科学通报, 62:3008-22.
[5] A Connectome Computation System for discovery science of brain (2015) Science Bulletin, 60:86-95.
[6] Human connectomics across the life span (2017) Trends in Cognitive Sciences, 21:32-42.
[7] Neuroimaging brain growth charts: A road to mental health (2021) Psychoradiology, 1:272-86.
[8] Harnessing reliability for neuroscience research (2019) Nature Human Behaviour, 3:768-71.
[9] Chinese Color Nest Project: An accelerated longitudinal brain-mind cohort (2021) Developmental Cognitive Neuroscience, 52:101020.
[10] Charting brain growth in tandem with brain templates at school age (2020) Science Bulletin, 65:1924-34.
[11] Shifting gradients of macroscale cortical organization mark the transition from childhood to adolescence (2021) PNAS, 118:e2024448118.
[12] Your brain expands and shrinks over time — these charts show how (2022) Nature, doi: 10.1038/d41586-022-00971-1.
[13] Editorial: Time to recognize authorship of open data (2022) Nature, doi: 10.1038/d41586-022-00921-x.
