婴儿大脑如何折叠？脑沟加深与沟脊宽度、皮层厚度、曲率及微结构发育相关

婴儿大脑如何形成褶皱

从婴儿出生那一刻起，大脑便迅速重塑自身。最显著的变化之一是原本看似光滑的表面逐渐出现更深、更复杂的褶皱。这些褶皱不仅仅是皱纹：它们有助于在颅腔内容纳更多脑组织，并与认知、视觉、运动和社交技能的形成密切相关。本研究提出了一个简单但根本的问题：在生命的第一年里，那些褶皱究竟如何加深，与此过程相关的脑组织发生了哪些变化？

婴儿大脑内的隐秘地形

大脑中的深槽称为脑沟，将隆起的脑回分隔开来。许多脑沟在出生前就已出现，但在婴儿出生后仍发生显著变化。研究者对43名足月婴儿进行了安全的、无创的MRI扫描，其中一些婴儿在出生到12个月间接受了多次扫描，总计79次扫描。他们聚焦于脑中分布的15条长且界定明确的脑沟——这些区域参与视觉、触觉、运动、语言和高级认知。通过追踪相同脑沟随时间的变化，研究者测量了其形状及下方组织在第一年内的变迁。

早期形成的褶皱与晚期形成的褶皱

并非所有大脑褶皱遵循相同的时间表。有些脑沟在妊娠早期就形成，而另一些则在较晚阶段出现。研究团队发现了一个显著模式：在子宫内较早出现的脑沟出生时通常较深，但出生后变化相对较小；相反，较晚出现的脑沟在新生儿期相当浅，但在第一年内迅速加深。总体来看，平均脑沟深度约增长了21%，尤其集中在前六个月。这表明大脑的折叠时间表早期已被设定，但不同脑沟在出生后仍以不同节奏经历“生长突增”。

变得更宽、更厚且曲率变小

本研究不仅测量了深度。科学家们还考察了每条沟的宽度（跨度）、其周围皮层的厚度、褶皱的曲率锐度以及内部组织的致密程度。在第一年中，脑沟宽度大约增加了42%，周围皮层增厚约21%。与此同时，褶皱的曲率变得不那么紧凑——更开、 less pinched（更开阔、不那么收紧）。然而这些变化并非仅仅反映每条脑沟在妊娠期间首次出现的时间。相反，那些出生时已较厚的脑沟变化较小，而较薄的脑沟则更多增厚，按各自的节奏发展。

组织内部：构建更致密的脑物质

研究者使用一种称为R1的特殊MRI指标，该指标反映脑组织的致密性和髓鞘含量，结果显示脑沟内的灰质在第一年里约变得三分之一更致密。这种微结构的增长也没有呈现单一的全局模式：不同脑沟的组织改变速率各不相同。当科学家将所有测量值——跨度、厚度、曲率和组织密度——综合起来时，他们发现深度可以被视为这些因素的加权组合，而具体的“配方”在不同脑沟之间有所差异。换言之，并不存在一个单一的“旋钮”来控制折叠；相反，多种物理与生物过程协同作用。

放大观察：为何最深点尤为重要

在每条脑沟内，沿中线最深的一道——槽底（fundus）——格外突出。局部分析显示，脑沟中较深的点往往具有更尖的曲率、更致密的组织，以及比周围壁稍薄的皮层。这些细微差异提示槽底可能是组织生长、机械力和未来脑功能汇聚的特殊区域。以往研究已将这些深区与关键能力联系起来，例如手部动作、语言以及面孔或地点识别，这提出了这样一种可能性：褶皱的物理塑形有助于组织大脑功能的空间分布。

这对早期大脑健康意味着什么

对非专业读者而言，主要结论是婴儿大脑的折叠既有秩序又多样化。有些脑沟早熟且变化甚微；另一些则在第一年持续重塑。深度与褶皱的宽度、皮层的厚度与曲率以及组织的致密程度密切相关。通过详尽描绘这些正常轨迹，这项工作为健康大脑发育提供了参考图谱。由于异常的脑沟深度已与自闭症、唐氏综合征和抑郁等状况相关联，这类基准最终可能帮助医生及早识别偏离轨迹的情况，并理解婴儿大脑的物理结构如何支持认知、感知与行为的出现。

引用: Tung, S.S., Yan, X., Fascendini, B. et al. How do infant brains fold? Sulcal deepening is linked to development of sulcal span, thickness, curvature, and microstructure. Commun Biol 9, 258 (2026). https://doi.org/10.1038/s42003-026-09536-8

关键词: 婴儿大脑发育, 皮层折叠, 脑沟深度, 脑部 MRI, 神经发育障碍