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南加州大学凯克医学院的马克和玛丽·史蒂文斯神经成像与信息学研究所（Stevens INI）的研究人员创建了有史以来最大的人类大脑参考模型之一，以绘制大脑白质在一生中的发育和衰退轨迹。该研究发表在《自然-神经科学》杂志上，利用来自数万名个体（年龄范围从出生到100岁以上）的弥散张量成像（DTI）数据，构建了一个从出生到成年期、再到老年期的大脑白质发育（“成长”）和老化（“衰退”）的标准化图谱。该研究创建了分数各向异性（FA）的百分位曲线（第5、10、25、50、75、90、95百分位），分数各向异性是一种衡量白质组织微结构完整性的弥散张量成像衍生指标。这些百分位曲线可用作临床工具，供神经科医生和放射科医生评估患者（例如，创伤性脑损伤、多发性硬化症、阿尔茨海默病患者）与同龄同性别健康人群相比，其白质是否加速老化（分数各向异性值降低）或发育迟缓。

弥散张量成像（DTI）和分数各向异性（FA）

弥散张量成像（DTI）是一种磁共振成像（MRI）技术，它通过测量水分子在脑组织中的扩散来评估白质的微结构完整性。分数各向异性（FA）是一个介于0和1之间的标量值，它表示扩散的方向性（各向异性）。分数各向异性值较高（接近1）表示水分子在垂直于轴突的方向上扩散受到限制，这通常与健康的髓鞘形成相关。分数各向异性值较低（接近0）则表示扩散更不受限制（各向同性），这可能表明髓鞘丢失（脱髓鞘）、轴突损伤或水肿。

大脑白质发育轨迹

新生儿期（0-1个月）：分数各向异性值较低（0.2-0.3），因为髓鞘形成尚未完全。儿童期和青春期（1-20岁）：随着髓鞘形成（通过少突胶质细胞）的进行，分数各向异性值在大多数白质束（例如胼胝体、上纵束、皮质脊髓束）中稳步增加。成年期（20-50岁）：分数各向异性值达到平台期，并在整个成年期保持相对稳定。老年期（>50岁）：分数各向异性值逐渐下降（每年约0.5-1.0%），这可能是由于年龄相关的脱髓鞘和轴突丢失所致。

百分位曲线

这项研究创建了分数各向异性（FA）的百分位曲线（第5、10、25、50、75、90、95百分位），这些曲线是按年龄和性别分层的。一名55岁的男性，如果其分数各向异性值低于第5百分位数，则可能被认为是“加速老化”。

临床意义

1. 多发性硬化症（MS）

在多发性硬化症患者中，正常外观的白质（NAWM）的分数各向异性值低于健康对照组（表明存在弥漫性损伤）。神经科医生可以将多发性硬化症患者的分数各向异性值与年龄和性别匹配的百分位曲线进行比较，以量化其白质损伤的程度。

2. 阿尔茨海默病（AD）

在阿尔茨海默病患者中，胼胝体的分数各向异性值降低。纵向研究（例如，在2-4年内进行跟踪）可用于监测认知未受损个体进展为轻度认知障碍（MCI）或阿尔茨海默病（AD）的过程中分数各向异性值的下降率。

3. 创伤性脑损伤（TBI）

在弥散张量成像（DTI）上，创伤性脑损伤患者可能出现分数各向异性值降低（由于轴突损伤）。分数各向异性百分位曲线可用于预测长期的功能恢复。

未来方向

1. 疾病特异性百分位曲线：为多发性硬化症、阿尔茨海默病和创伤性脑损伤患者创建特异性的百分位曲线。

2. 临床整合：将百分位曲线集成到临床磁共振成像工作站中（例如，通过创建“脑年龄百分位”插件）。

3. 纵向数据：收集同一批个体的纵向弥散张量成像（DTI）数据，以创建“个体化生长曲线”。

结论

这项发表在《自然-神经科学》上的研究创建了人类一生中大脑白质分数各向异性（FA）的标准化生长曲线图。 这些百分位曲线（按年龄和性别分层）可用作临床工具，供神经科医生和放射科医生评估白质发育（在儿童中）或与年龄相关的白质退化（在成年人中）。该图谱可能有助于早期诊断多发性硬化症、阿尔茨海默病和创伤性脑损伤等疾病。