认知发育和脑老化

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1、1认知发育和脑老化CognitiveDevelopmentandBrainAging徐群渊XuQunyuan神经生物学系首都医科大学2脑的的发育基本概念1.脑的成熟过程要持续到青春期大小和形态生后前2年快-80%重量6岁-90%重量脑回在出生时基本形成初级脑回在胎儿26-28周则可辨认；2、3级脑回发育靠后；最后3月脑沟加深。32.脑发育过程皮质增厚皮质灰质体积–青春期前最大（顶叶-10-12岁；额叶–11-12岁；颞叶-16-17岁）-青春期后减小-变化速度男女有差别-V1（由striaofGennari分界）-在胚胎期到生后4月一直在增大并保持到成年；其它脑部皮质此时只是成

2、年的50%-V1部的神经元密度到出生时减少迅速，到生后4-5月趋于稳定；神经元数量则丢失不显著（胚胎28周到70岁都保持不变）-密度减少是由于皮质体积的增加（轴突、树突和胶质增加）；胚胎期即显左右脑不对称–上额和颞回右比左早1-2周（成人右侧脑横回更多）；左侧颞平台更大；轴突披髓(Axonalmyelination)–不同部位披髓时间差异大–生后2年感觉和运动系统成熟披髓；丘脑非特异性性放射要到5-7岁；皮质内纤维联系完全披髓达到30岁左右。4树突棘（dendriticspines）增加–视皮质–生后树突棘密度5月最高，然后减少，到生后21月稳定；树突长度延长到24月（密度会因此从

3、5-24月减少）；发育过程中，下层发育比上层早（inside-out模式）；-额叶皮质–发育慢–神经元密度达到成年标准是7岁（视觉皮质是4-5月），树突长度到2岁只到成年的1/2（视觉皮质是18-24月）；下额叶和中央前皮质锥体细胞树突分支左右不对称出现在V层，生后第1年，右侧更快，到6-8岁左侧皮质树突更成熟。3.脑发育过程树突棘增加5不同年龄人初级视觉皮质的突触密度（•）、枕叶葡萄糖摄取(。)的不同突触数量–未成熟脑内突触数量比成熟脑少–在初级视觉皮质–胚胎后期及生后早期突触数量逐渐增加，2-4月增加快（密度增加一倍），1岁后突触密度开始减少，到11岁时维持成年水平（只占最大值

4、的50-60%）；不同细胞层变化不同，但无inside-out模式；-额中回（III层）-生后突触密度先增加后减少，但过程时间长–1岁最密（视觉皮质是4月），16岁到达成年水平（视觉皮质是7-11岁）。4.突触数量先增后减64.新纹状体和海马突触在生后精确化纹状体–突触密度增加到生后1月–神经元和神经毡形态变化至2-4月–突触精确化到1年（镶嵌型神经化学模式形成）；海马–出生时神经元数量达标–齿状回发生未成熟细胞到1岁–树突发育到5岁–在于新皮质接壤部（下托）披髓到青春期甚至成年。5.整个孩提和青春期白质增加白质体积增加模式与灰质（U型）不同；披髓过程从尾到头端；感觉和运动纤维成熟

5、披髓到2岁，非特异丘脑放射到5-7岁，皮质内纤维到30岁。7皮质代谢率–由positronemissiontomography(PET)方法检测–反映神经元活动水平–新生儿皮质下活动明显增加，皮质活动不明显；过了3-4岁，皮质活动增加，达到成年的2倍；4岁后逐渐减少，15岁到成年水平（与脑内突触数量变化规律一致）。6.生后代谢率先增后减Event-relatedbrainpotential电生理活动–皮质锥体细胞尖树突突触后电位记录结果随发育长短变化差异大–脑干和丘脑电活动从胚胎30周减弱，2岁维持在成年水平；皮质感觉的电反应要到13-15岁才成熟；与注意和语言等认知相关的尖树突突

6、触后电位则更晚（到15-20岁成熟）。7.脑电活动逐渐成熟88.背外侧前额皮质是脑内发育最晚的区域之一与海马发育时间类似；突触密度持续减少到青春期–说明其纤维联系变化到15-20岁；伴随代谢率减少；青春期多巴胺的调节作用影响III层锥体细胞的兴奋和抑制纤维的传入–多巴胺对青春期皮质形成有重要影响；可能与精神疾病（精神分裂症）相关。9认知发育和老化I.一岁内的认知发育1.早期的皮质下行为反应受皮质发育的抑制生后2-3月基底神经节和许多皮质区代谢率增加与婴儿脑结构发育状况相一致；一些反射（如紧张性颈反射、抓握反射、内源性微笑和自发啼哭）频率降低–皮质活动增加抑制上述由脑干控制的反射–与

7、此期间婴儿猝死综合征（Suddeninfantdeathsyndrome）几率增加有关（抑制了呼吸）；10新生儿视觉功能与皮质下结构成熟有关(代谢率很高)–6-8周眼睛能平稳追踪物体(V1区皮质4、5、6层成熟所致-接受来自外侧膝状体大细胞和颞叶中部区域MT的纤维–视觉注意通路）；缺少传入即形成弱视；4月龄视觉能力增加明显–视觉皮质体积已达成人标准、最密突触密度；同时（4-5月）-双眼协同作用（取决于皮质功能–V1区皮质中层成熟和突触大量生成）-立体敏锐（stereo