振奋人心的消息:尽管身体在青春期后停止长高,但大脑的发育会持续到32岁!
剑桥大学的一项最新研究表明,人类大脑在9岁、32岁、66岁和83岁左右存在四个关键的“转折点”。这意味着青春期可能延长至32岁,此后性格和智力在经过青春期的变化后进入稳定期。
更令人惊讶的是,大脑的黄金时期可以持续到66岁,此后才会逐渐衰退。
该研究于11月底发表于《自然通讯》,分析了近4000名0至90岁参与者的大脑扫描数据,覆盖了人类发育全过程,是目前规模最大、最全面的人脑发育研究之一。
别再被“35岁即衰老”的说法所困扰,大脑的最佳状态就在当下。
人的一生中,大脑的结构和功能不断变化。认知能力或大脑效率呈倒U型,先上升后下降。
过去,人们普遍认为20岁出头是大脑功能的顶峰,此后便一路下滑。世界卫生组织定义青春期10至19岁,2018年《柳叶刀》报告称青春期可能持续到20多岁。
然而,剑桥大学的新研究推翻了这一观点,指出无论身体青春期如何定义,大脑的发育青春期至少持续到32岁,且66岁前都是大脑表现的黄金时期。
信一信又不会有什么损失|图源小红书@我要成为金海豚momo
之前的认知误区源于片面研究。大脑功能复杂,此前研究多局限于单一指标或年龄段,犹如盲人摸象,对整体发育认识不足。
为全面把握,剑桥大学研究人员收集了4216份0-90岁人群样本,旨在描绘大脑结构网络一生的变化轨迹。
dMRI下的大脑连接组,反映了大脑中各纤维的连接情况|wikimedia commons
这些数据来自9个大型国际数据库:包括美国新生儿-幼儿脑连接组项目(BCP)、剑桥大学MRC认知与脑科学中心的三个儿童队列(CALM、RED、ACE)、英国人类发育连接组项目(dHCP)、人类连接组项目(HCP)及其发展期(HCPd)、青年成人(HCPya)、老龄化(HCPa)部分,以及剑桥老龄化及神经科学中心(CamCAN)项目。
这些来自多国、多中心的数据,覆盖了0-90岁各年龄段,超过四千人,为描绘大脑一生变化提供了坚实基础。
整合所有数据后,研究人员发现,随年龄变化的大脑结构网络并非平滑曲线,存在四个明显拐点:9岁、32岁、66岁、83岁,将人生划分为五个阶段。
每个阶段大脑网络变化模式不同:有的侧重提升整体信息处理效率,有的则注重细化功能分区。
9岁前,大脑打基础。灰质和白质快速生长,各功能区逐步建立,内部连接日益紧密。从婴儿到学会翻身、走路、说话、认字,对应语言、运动、视觉等脑区的成熟,为后续学习奠基。
9岁到32岁,功能区连接持续优化,跨区信息传递效率提升,大脑整体效率稳步上升。这一时期,大脑愈发擅长处理复杂任务。
例如踢球时兼顾跑位、观察、决策;学习时边听边记边理解;工作生活中同时处理多项事务,这些能力都依赖大脑多网络协同。
大脑的连接数量(Density)与连接强度(Strength)随年龄变化趋势:连接数量一生优化,连接强度持续上升|图源:论文
32岁是拐点,此后大脑整体效率不再提升,但各功能区持续完善。中年后反应速度可能下降,但凭借内部成熟协作和经验积累,在熟练工作上表现更佳——老医生一眼辨病因,老师瞬间找实验纰漏。
此阶段,经验和熟练度成为宝贵资源,虽速度不及年轻人,但诸多事务仍能做得更好。
医生问诊|wikimedia commons
66岁后,大脑组织方式再次转变,功能区连接变差,脑区趋向各自为战而非协同。此时处理单任务尚可,多任务易出错。
如老人带孙子买菜,可能丢孩子或忘买菜;学习新事物难度大增,因需多系统重组,如适应新手机系统、学习新工具,常感力不从心。
83岁后,大脑网络变化更多取决于个体差异:基因、病史、生活方式等影响显著。
有些人脑区更破碎,网络松散,认知受损;另一些人则保持完整,思维清晰敏捷。这解释了为何同九十多岁,有人如杨振宁般表达清晰,有人却认知障碍严重。
2015年,97岁的杨振宁先生于台湾发表科普演说|wikimedia commons
这些数据通过扩散磁共振(dMRI)获取,其原理是追踪水分子在白质纤维中的扩散方向,推断神经纤维束走向。
将大脑比作城市,不同功能城区(脑区)通过白质纤维(道路)连接。dMRI可呈现这些“交通网”,形成大脑结构连接网络。
然而,直接比较个体网络困难。研究人员先对原始网络处理,将复杂连接图转化为可比较的数字指标。
作者用统一脑区模板和纤维追踪方法,将每个人脑转化为90×90连接矩阵。
由于数据来自9个项目,扫描深度不同,纤维密度差异大。研究采用批次校正、阈值和密度控制,将纤维密度归一化,使各被试网络可直接对比。
作者处理方法:先用模板对齐核磁图数据,再通过阈值和剪枝为图论计算做准备。|来源:论文
通过此网络,可从多维度评测大脑,如:
模块化(modularity):是否存在内部连接密集、对外连接稀疏的脑区;
整合度(global efficiency):大脑两点间信息传递距离与效率;
中心性(centrality):是否存在关键枢纽,多个脑区最短路径经过。
类似指标共12个,从12个方向描述脑网络。每个年龄段大脑网络表示为12维特征向量。
12维空间变化难以想象,也无法直接比较。作者用UMAP流形学习降维,将12维数据映射到低维空间,形成随年龄变化的轨迹线。
通过比较轨迹线转折点,识别大脑结构网络的关键拐点,划分发育阶段。
降维后图表:每个点代表年龄段,点间距离和方向表示大脑网络结构相似度与变化方向,可见9岁至32岁间变化不显著|来源:论文
研究人员最终在9、32、66、83岁找到四个拐点,划分五个发育阶段。
过去,许多人认为大脑黄金期在二十多岁,此后每日衰退。这项研究告诉我们,32岁前,大脑仍处“青春期”。
那误区何来?早年结论多基于行为心理学测试和早期影像学。
行为心理学测试指标单一,如反应时间、工作记忆,年轻人最佳,但无法反映整体认知;早期影像学常只看单一指标(如灰质体积),样本受限(儿童+年轻人+少量老人),30-50岁空缺,得出倒U曲线峰值在20多岁,中年段靠想象填补。
近十年研究逐渐纠正此观念:不同能力、脑区、网络的最佳年龄各异,认知巅峰远不止20岁。
千言万语化作一句话:
图源:小红书@よいしょ
除了让中年人更有底气,这项大型研究还有什么意义?
它不会立竿见影,但如同人类基因组图谱,绘制了大脑连接结构随年龄变化的地图,为未来儿童发育、老年衰退等研究提供指导。将这张路线图转化为大脑健康策略,或许需数十年,但今日这一步必不可少。
参考文献
[1] https://www.health.harvard.edu/mind-and-mood/how-memory-and-thinking-ability-change-with-age
[2]Mousley, A., Bethlehem, R.A.I., Yeh, FC. et al. Topological turning points across the human lifespan. Nat Commun 16, 10055 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-65974-8
[3]https://www.euronews.com/health/2025/10/26/what-age-do-humans-reach-their-mental-peak-its-not-as-old-as-you-think
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