研究人员发现了大脑网络组织的变化

随着儿童进入青春期和青年期，他们在控制冲动、保持条理和做决定方面的能力有了显著的提高。大脑的这些执行功能是决定结果的关键因素，包括他们的教育成功，以及他们是否会使用娱乐性药物，或患上精神疾病。在本周发表的一项新研究中当代生物学在美国，宾夕法尼亚大学的一组研究人员报告了大脑网络组织的新变化，这些变化是执行功能改善的基础。这些发现可以为某些精神疾病的风险提供线索。

这项研究由精神病学助理教授Ted Satterthwaite，医学博士，生物工程副教授Danielle Bassett博士，以及由Satterthwaite和Bassett指导的神经科学博士生Graham Baum领导，研究揭示了在青少年时期，大脑网络越来越多地分为不同的部分，称为模块。模块是网络它们彼此紧密相连，而与网络的其他部分连接较少。模块被认为支持特殊的大脑功能，如运动、感觉、视觉，以及更复杂的任务，如执行功能．新的证据表明，在这段时间内，执行功能的发展程度部分取决于这些模块的存在程度。

Satterthwaite说:“我们惊讶地发现，大脑结构网络的发展既涉及更多不同的模块，也涉及更多的大脑整体整合。”

研究结果表明，这些模块子网络对于复杂认知和行为的发展至关重要。它们也可以导致生物标记物的鉴定大脑发育异常这可以预测一个人患精神病和严重情绪障碍的风险。

Satterthwaite和他的团队开始定义结构网络模块的正常发展及其与执行功能的关系，使用了882名年龄在8到22岁之间的年轻人的大样本，他们完成了扩散成像，这是费城神经发育队列的一部分，这是国家精神卫生研究所(NIMH)资助的大脑发育研究的一部分，由精神病学、神经病学和放射学教授Raquel Gur博士领导。正如预期的那样，随着年龄的增长，研究参与者的执行功能显著改善。对专门的大脑核磁共振扫描的分析使研究小组能够估计每个参与者的大脑结构网络。对这些网络的分析显示，随着年龄的增长，模块变得更加明确，但网络作为一个整体变得更加整合。

“网络模块的发展并没有导致大脑网络变得碎片化，”Baum解释道。“事实上，大脑在整个网络中有效发送信号的预测能力实际上提高了。这些结果表明，随着孩子们的成长，他们的大脑变得更加模块化，但也更加全球化。这可能会让大脑有专门的单位，可以一起工作来支持高级认知能力。”

Satterthwaite, Bassett和Baum认为，模块化的大脑组织可能对支持特定类型的处理至关重要。与此同时，整个网络集成的增加可能允许那些专门的部分以协调的方式一起工作。研究人员发现，专业网络模块的存在，以及通过网络发送信息的能力，都与一个人在执行功能测试中的表现显著相关。

该研究小组目前正在结合结构和功能成像技术，以检查结构脑网络如何约束和塑造大脑功能网络以及激活模式。他们还将调查是否有关于大脑网络可以预测多年后儿童精神障碍的出现。