2025年9月26日，《自然-神经科学》发表的一项精密成像研究，通过对四名女性（包括正常周期、子宫内膜异位症和口服避孕药使用者）进行连续一个月的每日脑部扫描，首次在全脑尺度上揭示了性激素波动驱动脑结构动态变化的个体化时空模式。研究发现，在正常周期中，脑体积变化主要与孕酮水平同步；而在子宫内膜异位症和服用避孕药期间，脑体积变化则转而与雌二醇水平紧密相关。这一发现为理解激素如何广泛塑造大脑可塑性，以及个体化激素环境的重要性提供了全新视角。
长期以来，性激素（如雌二醇和孕酮）对大脑的影响是神经科学领域的热点。动物实验已证实，这些激素能调节突触形成、髓鞘化和树突棘密度。然而，在活体人类中，内源性激素的周期性波动如何在全脑范围内、日复一日地动态塑造大脑结构，一直缺乏足够精细的观察。传统研究多采用横向比较（如卵泡期 vs. 黄体期），无法捕捉激素节律驱动的个体化动态过程。
来自德国耶拿大学医院和美国加州大学圣巴巴拉分校的研究团队，采用了“精密成像”策略，对四名女性进行了长达一个月的密集采样。参与者包括：一名健康女性（正常周期）、一名子宫内膜异位症患者、一名口服避孕药（OC）使用者，并纳入了另一名健康女性的公开数据集（28andMe）。每人每隔1-2天接受一次高分辨率结构磁共振扫描和静脉采血，整个周期内每人采集了25-30个时间点的数据。
核心方法：全脑时空模式解析
为了捕捉全脑结构的协同变化，研究者运用了奇异值分解（SVD）方法。该数据驱动方法能够将大脑结构随时间的复杂变化，分解为一系列独立的“时空模式”。每个模式由一个空间分布图（显示哪些脑区同步变化）和一个时间动态曲线（显示该模式在一个月内如何起伏）构成。
核心发现一：孕酮主导正常周期，雌二醇主导异常周期
研究发现，在所有女性中，全脑灰质体积均表现出显著的、同步的周期性波动，且这种波动主要由一个核心的时空模式（VSTP1，解释了约48%的方差）所驱动。然而，驱动该模式波动的激素因素因人而异：
- 在正常周期中：VSTP1的时间动态与血清孕酮水平及其与雌二醇的比值呈显著正相关。孕酮水平越高，该模式的特征值越高。
- 在子宫内膜异位症和OC周期中：情况发生反转。VSTP1的时间动态转而与血清雌二醇水平呈显著正相关，而与孕酮无显著关联。
这一发现精确地印证了临床前研究的结论：孕酮通常对雌二醇的增殖效应起抑制作用。在正常周期中，脑结构动态受孕酮主导的节律调控；而在以“雌二醇优势”（孕酮相对不足或抵抗）为特征的子宫内膜异位症和OC使用状态下，大脑似乎对雌二醇的波动变得更为敏感。
核心发现二：变化是广泛、协同的，而非局限于特定脑区
与传统“感兴趣区”研究不同，SVD分析揭示的VSTP1空间分布图显示，与激素波动同步变化的脑区极其广泛，涵盖了大脑皮层、小脑、丘脑和基底节等多个系统。这说明激素对脑结构的影响是一种全脑尺度的、协调一致的“涨落”现象，而非孤立地作用于海马等少数“经典”脑区。
辅助分析：皮层厚度与男性对照
与灰质体积的显著波动不同，全脑皮层厚度（CSTP）在整个周期中未表现出显著波动，也较少与激素水平相关。这可能因为体积测量对组织水含量等短期生理变化更敏感，而皮层厚度反映的是更稳定的细胞结构特征。
作为对照，研究者对一名男性进行了同样为期5周的密集扫描。尽管其脑体积也存在波动，但这些波动与自身极低水平的雌二醇或孕酮无任何显著关联。这强有力地证明，在女性中观察到的激素-脑结构相关性，确实源于周期性激素波动，而非扫描间的随机噪声。
总结与展望
这项研究通过高精度的个体化密集采样，首次描绘了人类全脑结构响应内源性激素波动的动态图谱。其核心贡献在于：
- 确立了“激素环境”的核心地位：证明大脑结构的动态变化模式并非一成不变，而是高度依赖于个体当下的激素“大环境”（是孕酮主导还是雌二醇主导）。
- 揭示了全脑协同的可塑性：强调激素的影响是全局性的网络现象，而非孤立的区域事件。
- 提供了重要的临床启示：对于子宫内膜异位症、多囊卵巢综合征等以激素紊乱为特征的疾病，以及使用激素类避孕药的女性，其大脑可能长期处于一种与正常周期不同的、由雌二醇主导的动态模式中。这种长期的“激素环境”偏移对大脑长期健康和认知功能的潜在影响，值得未来深入研究。
该研究同时公开了所有密集采样数据，为全球研究者探索激素-大脑相互作用提供了宝贵的资源，并标志着我们向理解个体化、动态化大脑可塑性迈出了重要一步。
参考文献：
Nat Neurosci 28, 2588–2600 (2025).
相关阅读：
- Taylor, C. M. et al. Progesterone shapes medial temporal lobe volume across the human menstrual cycle. Nat. Neurosci. 23, 1311–1320 (2020).
- Pritschet, L. et al. Functional reorganization of brain networks across the human menstrual cycle. NeuroImage 220, 117091 (2020).