根据2025年11月25日在《自然通讯》杂志上发表的一项研究，人类大脑在一生中会

根据2025年11月25日在《自然通讯》杂志上发表的一项研究，人类大脑在一生中会经历五个不同的拓扑阶段，这些阶段由大脑连接模式的重大转变点定义，这些转变点的平均年龄约为9岁、32岁、66岁和83岁。 nature.com 这项研究分析了来自3802名年龄从0到90岁参与者的脑成像数据，使用图论指标和均匀流形逼近与投影（UMAP）方法来识别这些转折点。研究方法简述研究人员使用了扩散成像数据，从多个数据集（总计4216名参与者）中选取有效样本，进行纤维跟踪以构建脑连接组。然后应用图论指标（如全局效率、模块度、聚类系数等）来评估网络拓扑，并通过UMAP投影来检测年龄相关的变化模式，最终确定了四个主要转折点，划分出五个时代。大脑的五个阶段（时代）每个阶段反映了大脑连接在整合（integration，如全局效率）、分离（segregation，如模块度）和中心性（centrality，如介数中心性）等方面的变化。以下是每个阶段的特征： nature.com 时代1（0-9岁：婴儿期到儿童期）：全局整合减少，本地分离增加。连接从密集但弱的网络转向更互联的邻近节点。这一阶段大脑网络在巩固，聚类系数是年龄相关变化的主要驱动因素。 时代2（9-32岁：青春期）：整合增加（例如全局效率和小世界性），全局分离减少，本地分离和强度增加。小世界性是关键驱动因素，连接变得全局更高效、本地更专业化。这一阶段标志着大脑从儿童向成人的转变，网络优化以支持更复杂的认知功能。 popsci.com 时代3（32-66岁：成年期）：整合减少，分离增加（本地效率和聚类系数是主要预测因素）。连接强调邻近区域的互连，效率降低，模块度增加。这一阶段大脑网络相对稳定，但开始出现细微衰退，适应峰值功能需求。 时代4（66-83岁：早期衰老期）：整合减少，中心性增加（模块度是主要预测因素）。连接稀疏化，本地节点的重要性增加。这一阶段网络变化显著，反映出衰老的开始，长距离连接可能减弱。 时代5（83-90岁：晚期衰老期）：与年龄相关的拓扑变化减弱，仅子图中心性显著相关。连接显示出本地节点重要性的增加，但整体年龄-拓扑关系减弱，表明网络进一步退化。 这项发现有助于理解大脑在不同生命阶段的发育和衰老过程，可能为神经发育障碍或衰老相关疾病（如阿尔茨海默病）的干预提供洞见。 scientificamerican.com 研究强调，这些转折点是非线性的，大脑连接密度在出生和约30岁时达到峰值，在10岁和80岁以上时最低。