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绘制中国人脑图谱:大规模常模揭示脑发育里程碑的族群差异与个体化脑健康评估新范式

2026-04-19 18:01 Zhuo, Z., Chai, L., Nature Neuroscience 阅读 0
核心摘要: 2025年12月《自然-神经科学》发表研究,基于24,061名中国健康志愿者构建了首个高精度中国人脑形态常模。发现中国人群脑发育峰值年龄比欧美人群滞后1.2-8.9年,提示更长的结构性成熟期。基于此常模的“常模偏差分数”在评估阿尔茨海默病、帕金森病等六种神经系统疾病的患病风险、预测认知运动结局及监测治疗效果方面,均优于传统测量值,为个体化脑健康管理提供了新范式。

2025年12月29日,《自然-神经科学》发表的一项大规模多中心研究,首次基于24,061名中国健康志愿者的脑影像数据,构建了中国人脑形态精细常模。研究发现,与欧美人群相比,中国人群大脑结构发育的关键里程碑(峰值年龄)普遍滞后1.2至8.9年。基于此常模计算的个体化“常模偏差分数”,在评估多种神经系统疾病的患病风险、预测认知与运动结局、以及监测治疗效果方面,均显著优于传统的原始结构测量值。

人类大脑的形态在生命全程中经历着复杂而有序的变化。绘制标准化的“大脑生长图表”——即脑形态常模,对于量化个体大脑的成熟与衰老轨迹、识别疾病的早期结构偏移至关重要。然而,现有的国际脑常模主要基于欧洲/北美人群构建,由于遗传背景、生活环境及教育模式的差异,这些常模是否适用于中国人群,以及是否掩盖了重要的族群特异性发育特征,始终是未解的关键问题。

来自首都医科大学北京天坛医院和北京师范大学的联合团队,联合全国105家医学中心,发起了一项大规模“中国脑健康图谱”计划。研究者收集了24,061名年龄横跨18至97岁的健康志愿者的高分辨率结构磁共振成像(MRI)数据,并利用分层贝叶斯回归(HBR)框架,为大脑皮层及皮层下灰质体积、白质体积、皮层厚度和表面积等全局及区域性脑形态指标,构建了覆盖成人全生命周期的中国人脑常模。

中国人脑发育里程碑:显著滞后于欧美人群

通过拟合精细的年龄变化轨迹,研究者首次精确描绘了中国人群大脑结构随年龄变化的“成长曲线”。一个引人注目的发现是:所有全局性脑结构指标达到峰值的年龄(发育里程碑),中国人群均显著滞后于欧美人群(扩展数据图2e)。

  • 滞后范围:这一滞后在不同指标上表现为1.2年至8.9年不等。例如,中国人群的灰质体积在约28岁时才达到峰值,而白质体积的峰值则出现在约45岁(图1b)。

  • 全脑图谱验证:无论是使用FreeSurfer 6.0还是7.0版本处理图像,或是使用不同的脑分区模板(如HCP-MMP、Brainnetome图谱),这一滞后现象均稳健存在。

这种系统性的滞后提示,中国人群的大脑拥有一个更长的结构性“成熟期”,这可能与特定的遗传背景、文化环境(如持续至成年的高强度认知训练)等因素密切相关。这一发现对直接将欧美脑疾病模型套用于中国人群提出了警示。

“常模偏差分数”:量化个体脑健康的精准标尺

基于构建的精细常模,研究者为每个个体计算了其各脑区结构相对于同龄、同性别健康人群预期的“常模偏差分数”。这一分数能够量化个体脑结构的“异常”程度。研究者利用3,932名患有六种不同神经系统疾病的患者(包括阿尔茨海默病AD、帕金森病PD、脑小血管病CSVD、多发性硬化MS等)的数据,系统评估了该分数的临床应用价值。

结果显示,基于中国人群常模的偏差分数在三个核心临床任务上均表现卓越(图2-4,扩展数据图6-8):

  1. 评估疾病倾向:通过机器学习构建的疾病特异性模型,偏差分数能够以高精度区分健康对照与不同疾病的患者,其疾病倾向分数(DPS)的效应量(Cohen's d)和分类性能(AUC)均显著优于传统的原始脑体积测量值。

  2. 预测临床结局:偏差分数与多种认知量表(如MoCA、MMSE)、运动功能评分(如UPDRS)及残疾程度评分(EDSS)的相关性更强,并能更准确地预测PD患者的运动功能衰退和MS患者的残疾进展风险。

  3. 监测治疗效果:在一组接受脑深部电刺激(DBS)治疗的PD患者中,偏差分数能更灵敏地反映术后脑结构的细微变化,提示其作为客观疗效生物标志物的潜力。

从群体常模到个体化报告:走向精准脑健康管理

研究者进一步展示了这一框架在个体化脑健康评估中的应用潜力。通过综合个体多个脑区的偏差信息,可以生成一份直观的“个体脑健康报告”(扩展数据图10c)。该报告不仅能量化个体罹患特定神经系统疾病的总体风险,还能精确定位存在显著结构偏移的具体脑区,为临床医生的早期预警、精准诊断和个性化干预决策提供有力的数据支持。

总结与展望

这项研究是神经影像学与精准医学交叉领域的一项里程碑式工作,其核心贡献在于:

  1. 提供了首个高精度、全生命周期的中国人脑结构常模,揭示了重要的族群发育差异,为中国的脑科学研究和临床实践奠定了关键的参考基准。

  2. 验证了“常模偏差”这一分析范式的临床优越性,证明了个体化、定量化的脑形态评估在疾病诊断、预后判断和治疗监测中,远比传统的病例-对照比较更为敏感和精准。

  3. 构建了一个可扩展、可推广的脑健康评估框架。该研究公开了所有常模数据和计算代码,为未来整合更多模态(如功能、弥散MRI)、更广年龄范围(尤其是纳入儿童和青少年)以及更多样化的疾病队列奠定了基础。

未来的方向包括将此框架与基因组学、血液生物标志物和详细的环境、生活方式数据相结合,以全面解码大脑老化和疾病的复杂性,最终推动从“一刀切”的诊疗模式向真正个体化的脑健康管理迈进。

参考文献:
Zhuo, Z., Chai, L., Wang, Y. et al. Charting brain morphology in international healthy and neurological populations. Nat Neurosci 29, 420–434 (2026).

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