双轴髓鞘化协变驱动婴儿期功能连接性的形成

新生儿大脑为何能如此迅速连通

新生儿的大脑活动已经表现出令人惊讶的成人样式，尽管其脑回路仍在构建中。本文探讨了一个关键谜题：在白质这些主要通信高速公路尚未完全形成之前，婴儿大脑如何在生命早期协调远距离区域？作者提出，脑表层—即灰质—的一个更微妙特征——不同区域绝缘（髓鞘）生长的同步性——有助于解释早期脑网络如何出现并开始支撑后续行为。

超越大脑的“大电缆”

多年来，科学家普遍认为功能网络主要来自白质的逐步髓鞘化，白质是加速电信号的深层神经纤维束。但在新生儿中，这些束尚未成熟，只达到成人髓鞘化的很小一部分，然而静息态脑活动已经分化为可识别的网络。这一不匹配表明，仅靠长距离连线无法解释早期脑内通信的工作方式。作者因此将注意力转向灰质——脑的薄外层，神经细胞体位于其内，并且髓鞘化在此更早开始，且遵循不同的时间进程。

皮层绝缘协同生长的两种方式

研究团队提出了一个“二轴”框架，以捕捉皮层髓鞘化如何以协调的方式变化。一条轴线跨越婴儿群体：如果同一对区域在许多婴儿中倾向于具有相似的髓鞘化水平，则它们共享一种群体层面的发育模式。另一条轴线关注单个婴儿大脑内部：如果在同一婴儿体内两区域的髓鞘水平相似，则它们共享一种个体层面的模式。研究者基于数百名新生儿的详细MRI扫描构建了这些协变图谱，然后评估这些图谱在多大程度上能预测哪些区域在静息状态下显示同步活动——这是衡量功能连接性的标准方法。

一种将结构与活动联系起来的新度量

通过结合两条轴线，作者定义了一个髓鞘化—功能耦合指数（MFC），反映局部髓鞘模式与功能连接匹配的强度。他们发现该指数在初级感觉和运动区域以及如脑岛和部分颞叶等关键区域最高。MFC在胎晚期和出生后早期随着年龄增长而上升，呈现出分层进展：基本的感觉和运动区域先强化，而更高阶网络增长较慢。重要的是，这种基于灰质的耦合优于基于传统白质束的衡量，表明早期大脑通信在很大程度上由皮层内微观结构的同步生长塑造。

距离、出生与基因共同作用

研究还表明，这种耦合的强度与增长取决于脑区间距离、发育是在出生前还是出生后发生，以及基因活动等因素。相邻区域起始时具有更强的耦合，但出生后增长最快的是那些远程连接，为大脑更复杂的协调奠定基础。当作者将胎内时间与出生后时间分开考察时，发现胎龄对MFC的影响比出生后时间更强，突显了子宫内环境的重要性。然而，产外经历仍然重要：足月新生儿在若干联合区的耦合高于在相同胎后年龄扫描的早产儿。来自胎儿和新生儿大脑的基因表达数据显示，MFC高的区域富集与血脑屏障功能、血管发育和产生髓鞘的胶质细胞生长相关的基因，将观察到的模式与具体生物过程联系起来。

预示后期能力的早期模式

最后，研究者将这些早期大脑模式与一年多之后的行为联系起来。那些在髓鞘化—功能耦合上更强的婴儿，尤其是在感觉运动网络和长程连接中，往往在约18个月时在运动和其他发育测量上表现更好。这表明，新生期皮层区域在结构和功能上“共同生长”的程度可以预示后期技能。对普通读者而言，核心信息是：早期大脑功能并非仅由那些明显的大神经束决定，它同样关键地依赖于大脑外层精细且同步的成熟，这一过程受基因、产前环境和早期经验共同引导。这一观点为健康脑回路如何形成提供了更丰富的图景，并解释了为何出生前或出生后不久的干扰可能对发育留下持久印记。

引用: Liu, W., Chen, Y., Wang, X. et al. Dual-axis myelination covariance drives the functional connectivity emergence during infancy. Nat Commun 17, 2624 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70660-4

关键词: 婴儿脑发育, 髓鞘化, 功能连接性, 灰质, 神经发育