人脑各区域的发育速度不同，许多区域持续发育至成年早期甚至中年。传统研究主要依赖结构影像（如MRI）和头皮脑电（EEG），但前者缺乏时间精度，后者空间分辨率有限，难以揭示脑区特异性的神经生理机制。2025 年 7 月 21 日Zachariah R. Cross在Nature Human Behaviour上发表了一篇题为 “The development of aperiodic neural activity in the human brain” 的文章（IF=15.9）。这项研究通过分析 101 名儿童和成人的颅内脑电图（iEEG）记录结合视觉记忆任务（任务态）与静息态数据。绘制了非周期（1/f 类似）活动的发育轨迹，揭示了大脑发育过程中的神经生理学机制，为理解大脑如何支持注意力和记忆容量的发育提供了新的视角。

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研究团队纳入101名5–54岁癫痫患者（iEEG监测），采集5691通道的颅内脑电，结合视觉记忆任务（任务态）与静息态数据。采用IRASA算法提取1–60 Hz非周期性斜率/偏移，映射至Desikan-Killiany-Tourville脑区；线性/非线性混合效应模型分析年龄-脑区-任务状态交互作用，并关联灰质体积与记忆行为，控制发作灶与伪迹。通过非周期活动的斜率和偏移量来衡量神经元群体的兴奋与抑制平衡，斜率越陡峭表明抑制信号越强，反之则表明兴奋信号占主导。研究还结合了结构性成像措施，分析了灰质体积与非周期活动之间的关联。

图1. 实验设计、电极覆盖情况与关键变量

研究结果显示，非周期活动的斜率会随着年龄的增长而趋于平缓，这一趋势在关联皮层和感觉运动皮层中持续到年轻成年阶段，挑战了基于大脑结构的早期感觉运动发育模型。在前额叶皮层（PFC）中，注意力状态调节了年龄效应，成年人在任务状态下的斜率比静息状态下更陡峭，而儿童则相反，这与认知控制的发展相一致。年龄相关的非周期活动差异还解释了记忆表现的年龄增长，将 PFC 的认知控制发展与记忆发展联系起来。此外，研究还发现灰质体积的年龄差异与关联和感觉运动皮层中的非周期斜率差异性相关。

图2. 非周期成分的斜率与截距在不同脑区的差异及其与灰质体积（GMV）的相关性

本研究揭示了非周期性活动在联合皮层与感觉运动皮层遵循同步发育轨迹，颠覆了基于结构的早期感觉成熟理论。PFC的注意状态特异性调控为理解青少年认知控制发展提供了新机制，其斜率特征有望成为记忆障碍的早期生物标记（如ADHD、精神分裂症）。未来需通过纵向设计验证这些轨迹，并探索睡眠态非周期性活动的发育规律。研究团队强调，跨生命周期神经动力学图谱将推动神经调控疗法在脑疾病中的应用。

参考文献：

Cross ZR, Gray SM, Dede AJO, et al. The development of aperiodic neural activity in the human brain. Preprint. bioRxiv. 2025;2024.11.08.622714. Published 2025 Apr 16. doi:10.1101/2024.11.08.622714

资讯来源：

https://medicalxpress.com/news/2025-07-brain-neural-noise-childhood-adulthood.html

解读成员 | 万家利

审核成员 | 张航

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