大脑功能在人的一生中绝非静止不变，从新生儿到九旬老人，人类的学习能力与认知衰退风险始终处于动态变化中。现在，科学家可能发现了这种现象的潜在成因：在9岁、32岁、66岁和83岁这4个关键年龄点，大脑神经连接经历重大转折。近日，相关研究成果发表于《自然-通讯》。

先前研究表明，人体在40岁、60岁和80岁左右会经历3次快速衰老，但大脑的复杂性使其衰老更难以理解。

随着时间的推移，神经元的连接会发生变化。图片来源：Alexa Mousley

大脑由不同区域构成，这些区域通过白质束进行信息交换。白质束是由神经元延伸出的纤细突起——轴突构成的丝状结构。这些连接影响着人们的认知功能，比如记忆能力。但之前尚不清楚这种神经连接是否会在一生中发生重大变化。英国剑桥大学的Alexa Mousley表示：“此前还没有人将多种指标结合起来描述大脑神经连接的阶段性变化。”

为填补这一认知空白， Mousley团队分析了英美两国约3800人的核磁共振脑部扫描数据。这些人以白人为主，年龄在0岁至90岁之间。这些扫描数据源自各类脑成像项目，其中多数排除了神经退行性疾病或精神疾病患者。

研究发现，90岁的人群大脑连接通常经历5个主要阶段，由4个关键转折点分隔。

在第一阶段，即从出生到9岁之间，大脑各区域间的白质束似乎变得更长或更复杂，导致其传输效率降低。“信息在不同区域之间传递需要更长时间。”Mousley说。

这可能是因为在婴儿期，大脑布满大量神经连接，但随着成长，未使用的连接会逐渐被“修剪”。Mousley分析，大脑似乎优先建立了广泛连接以适应学习弹钢琴等技能，代价是连接效率的降低。

然而，在第二阶段，即从9岁到32岁，这种模式似乎发生了逆转，这可能源于青春期的开始和荷尔蒙变化对大脑发育的影响。“此时大脑突然提升神经连接效率，连接变得更短，信息传递速度随之加快。”  Mousley指出，这可能有助于计划和决策等技能的发展，以及工作记忆等认知能力的提高。

第三阶段持续时间最长，从32岁延续至66岁。“这个阶段大脑仍在变化，但幅度小得多。”Mousley解释说，此时，大脑各区域间的连接效率将重新进入渐进式衰退期。 “尚不清楚这种转变的确切驱动因素，但30多岁往往伴随许多重大变迁——比如生儿育女、生活安定下来，这些都可能起到作用。”英国伦敦国王学院的Katya Rubia补充说，这也可能是身体自然损耗所致。

研究人员发现，在第四阶段，即在66岁至83岁期间，同一脑区神经元间的连接似乎比不同脑区间的连接更为稳定。“这很有趣，因为这个阶段患痴呆症和出现健康问题的风险逐步上升。” Mousley说。

在第五阶段，即从83至90岁，脑区间连接逐渐减弱，更多通过连接多个区域的“枢纽”传递信息。“这表明该阶段维持连接的资源减少，大脑更依赖特定区域作为连接枢纽。” Mousley表示。

Mousley指出，理解这些脑部变化有助于解释为何精神疾病通常在25岁前发作，以及为何65岁以上人群特别容易患痴呆症。

Rubia说：“理解人的一生中脑结构的正常转折点至关重要，这样我们才能探索在精神健康或神经退行性疾病中的异常变化。一旦明确异常所在，就能精准找到治疗方案。比如，可探究哪些环境因素或化学物质导致了异常，并通过治疗、政策或药物寻找逆转方法。”

不过，Rubia强调，在此之前，需要进一步研究以验证这些发现是否适用于种族和地域更具多样性的群体。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-65974-8