白质发育的两条轴线

大脑连线如何成熟

从学会阅读到处理人际关系，儿童和青少年的发展依赖于大脑连线在恰当时间成熟。这些连线由“白质”构成——一束束绝缘的神经纤维，使远端脑区能够互相通信。多年来，科学家普遍认为每条白质通路沿其全长大致均匀地成熟。本研究推翻了这一观点，显示大脑连线以两种协调的方向生长，这对年轻人的思维、情感和心理健康具有重要影响。

大脑通信电缆的内部结构

白质束类似连接各处脑区的高速公路。随着儿童成长为青年，这些“公路”的变化——例如纤维周围绝缘层的增加——使信号传输更快、更可靠。以往大多数研究把每条束视为一个整体，对其全长进行平均测量。作者从三个大型数据集中选取了2,716名5至23岁的青少年，使用弥散磁共振成像，在每条主要皮质间束上检查了100个采样点。这个精细化的方法让他们得以观察从束的深部中心到靠近脑表面并向外散开的浅表段，发育如何有所不同。

从内到外的生长

研究团队发现的第一个主要模式是从深部到浅表的发育轴。在几乎所有研究的束中，最深的区域——紧密汇聚在大脑内部的部分——在儿童和青少年时期变化最小。相反，靠近皮层的浅表部分显示出更大的与年龄相关的变化。这个模式在多种不同的MRI组织结构指标上均成立，表明它是白质成熟过程的稳健特征。该发现与动物和婴儿研究相一致，提示深部白质的髓鞘形成较早，而更外周的区域则在更晚的儿童期继续精细化。

将连线变化与大脑功能层级相连

第二种模式出现在作者考察每条束两端与其连接的皮层区域之间的关系时。皮层本身沿感知运动到联结（S‑A）层级组织：基础的感觉和运动区域较早成熟，而参与计划、社会思维和抽象推理的高级区域则较晚成熟。研究显示，靠近早期成熟的感知运动皮层的浅表白质通常较早达到成熟，而靠近较晚成熟的联结皮层的浅表白质则持续变化直到成年早期。在连接相似类型区域的束中——例如通过胼胝体连接左右运动区的纤维——两端成熟的时间几乎相同。但在跨越层级差异较大的束中，例如从后部的视觉区延伸到前部的前额联结区，束两端的成熟可相隔数年。

两条轴线协同工作

综合来看，结果表明青少年白质发育遵循两条协调的轴线。一条是从深到浅：束的内侧部分在生命早期大多完成快速生长期，而靠近皮层的外侧部分在学龄期及以后仍保持较高的可塑性。另一条沿着皮层的功能层级：服务于更简单感知运动区域的浅表段较早成熟，而服务于复杂联结区域的浅表段较晚成熟。作者提出，深部段的早期发育可能有助于通过减少紧密纤维之间的电学“串扰”来保证信号传输的清晰与可靠。随后，浅表区域更缓慢的变化可能与持续的皮层精细化同步，微调信号的时序，从而支持日益复杂的思维与行为。

这对成长中的心智意味着什么

对非专业读者来说，关键信息是大脑连线并非像单根电缆被均匀升级那样成熟。相反，它是从内到外生长，并且沿从基础到复杂功能的梯度推进。这种分层、错落的时间表可能帮助儿童先建立可靠的通信通道，然后随着生活对更灵活的思维和情绪控制的需求增加，逐步将其精细化。该研究也暗示，对任一轴线的干扰都可能影响大脑信息流动，进而可能与学习困难或心理健康问题有关。通过描绘这两条轴线，研究为理解经验、生物学与脑连线在青少年成长过程中如何相互作用提供了更丰富的蓝图。

引用: Luo, A.C., Meisler, S.L., Sydnor, V.J. et al. Two axes of white matter development. Nat Commun 17, 1957 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68714-8

关键词: 白质发育, 脑连接, 青少年大脑, 皮层层级, 弥散磁共振成像