大脑的发育过程遵循高度有序的层级结构，先支持基本的感觉和运动功能，随后发展出复杂的认知与决策能力。近期，宾夕法尼亚大学（University of Pennsylvania）及多机构合作团队在《Nature Neuroscience》发表了题为“丘脑调控人类大脑皮层发育节律”的研究，系统揭示了丘脑在调节皮层不同区域神经可塑性窗口和发育时序中的关键作用。
丘脑作为位于脑深部的亚皮层结构，长期被视作感觉与运动信息的“中继站”。然而，本研究通过大规模扩散磁共振成像（diffusion MRI）数据的分析首次描绘了人类丘脑—皮层结构连接的解剖图谱，证实丘脑不仅传递信息，更主动参与皮层发育节律的调控。
研究团队针对8至23岁青少年和儿童共计超过2600名受试者，整合来自费城、美国中西部及加州多地区及纽约市不同样本，运用先进的扩散MRI技术，系统识别并量化丘脑与大脑皮层超过200条结构连接路径。研究发现，丘脑—皮层连接的成熟呈现出明显的从感觉运动区向联合区（association cortex）的层级演进，精准对应皮层可塑性窗口的时间分布。
第一作者Valerie J. Sydnor博士指出：“我们的数据支持丘脑作为大脑皮层发育‘时间守护者’的假设，其调节机制使得感觉运动区的可塑性在儿童期快速减少，而支持高级认知、情绪及社会功能的联合区可塑性得以延长至青春期甚至更晚阶段。”
进一步的多模态分析显示，丘脑—皮层连接发育延续较长时间的皮层区域，呈现出在结构、功能及神经化学层面的可塑性特征，且这些区域对环境因素展现出较高的敏感性，强调了环境与神经发育的动态交互作用。
该研究不仅丰富了对丘脑功能的认知，也为理解青少年大脑发育与环境塑造机制提供了新的视角。研究团队计划未来深入探究丘脑在联合区神经可塑性中的分子及细胞机制，以及环境变量如何调节丘脑—皮层连接，从而为促进儿童及青少年认知与情绪健康发展提供科学依据。
Sydnor博士总结道：“识别影响皮层可塑性的机制调控因子及环境促进条件，将为发展精准的神经发育干预策略奠定基础，提升青少年神经适应性与心理韧性。”
参考文献：Valerie J. Sydnor et al, Human thalamocortical structural connectivity develops in line with a hierarchical axis of cortical plasticity, Nature Neuroscience (2025). DOI: 10.1038/s41593-025-01991-6
编辑：王洪
排版：李丽
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