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为探究正常脑发育动态变化以助于理解神经发育障碍（NDDs），研究人员对小鼠开展纵向多模态成像研究，用 rs-fMRI、DTI 及 [18F] SynVesT-1 PET 检测三阶段脑发育。发现婴至幼年 FC 和突触密度降，FA 升，后趋于稳定，为 NDDs 研究奠基。
大脑作为人体最复杂的器官，其发育过程的奥秘一直是科学界探寻的重点。神经发育障碍（NDDs）如自闭症、多动症等，影响着全球 15-20% 的儿童，给患者及其家庭带来巨大挑战。然而，由于人类大脑发育周期长且个体差异大，深入研究正常脑发育的动态过程及异常机制困难重重。 rodents（啮齿类动物）因其脑发育阶段与人类具有可比性且发育周期短，成为研究 NDDs 的重要模型。但此前研究多采用单一成像技术或聚焦特定发育阶段，缺乏从婴儿期开始的纵向、多模态研究，难以全面揭示脑发育的连续轨迹。
为填补这一空白，安特卫普大学的研究人员开展了一项具有重要意义的研究，相关成果发表在《eBioMedicine》。该研究旨在通过纵向多模态成像方法，全面刻画小鼠脑成熟过程，为 NDDs 的研究和治疗评估提供基础。
研究人员选取 31 只 129/Sv 小鼠，其中 22 只完成完整纵向数据采集。采用静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）、扩散张量成像（DTI）和 [18F] SynVesT-1 正电子发射断层扫描（PET）三种技术，分别在婴儿期（P14-21）、幼年期（P32-42）和成年期（P87-106）三个关键发育阶段，对小鼠的脑功能连接（FC）、白质完整性和突触密度进行检测。
研究结果
rs-fMRI 研究
通过组独立成分分析（ICA）和基于感兴趣区域（ROI）的 FC 分析发现，从婴儿期到幼年期，FC 显著降低，57% 的连接（包括网络内和网络间）强度下降；而幼年期到成年期，FC 趋于稳定，仅部分网络内有轻微增加趋势。默认模式样网络（DMLN）在各阶段均存在，表明其在脑发育中的基础作用。此外，全局信号回归（GSR）和血管信号回归（BSR）处理后，发现 DMLN 与外侧皮质网络（LCN）之间的负相关，提示不同网络间的功能分化。
DTI 研究
扩散张量成像结果显示，从婴儿期到成年期，白质的分数各向异性（FA）显著增加，而平均扩散率（MD）、轴向扩散率（AD）和径向扩散率（RD）逐渐降低，表明白质微结构组织逐渐改善，髓鞘化程度提高。在灰质区域，多数脑区也呈现类似趋势，但不同区域存在差异，如部分皮质区域在幼年期到成年期 FA 继续增加，而小脑的扩散指标出现上升，可能与该区域的特殊发育进程有关。性别分析显示，雌性小鼠在婴儿期白质完整性更高，可能与更早的髓鞘化有关。
[18F] SynVesT-1 PET 成像
突触密度通过检测突触囊泡糖蛋白 2A（SV2A）的结合情况来评估。结果显示，婴儿期突触密度最高，从婴儿期到幼年期显著下降，成年期趋于稳定。这与人类脑发育中突触形成和修剪的过程一致，表明小鼠模型可很好地模拟人类突触发育轨迹。性别差异分析发现，幼年期雌性小鼠的突触密度高于雄性，可能与雌激素促进突触生成有关。
成像模态间的相关性
从婴儿期到幼年期，FC、突触密度（VT (IDIF)）与 MD、AD、RD 呈负相关，与 FA 呈正相关，表明白质发育和突触修剪可能共同驱动脑功能网络的优化。而幼年期到成年期，除扩散指标间仍高度相关外，其他模态间相关性减弱，提示该阶段脑发育以微调为主。
研究结论与讨论
该研究通过纵向多模态成像，首次全面描绘了小鼠从婴儿期到成年期的脑发育轨迹，发现功能连接和突触密度在婴儿期至幼年期的显著下降，伴随白质完整性的提升，成年期趋于稳定，这些模式与人类脑发育高度相似，验证了小鼠模型在神经发育研究中的转化价值。
研究建立的多模态纵向研究框架，为未来 NDDs 啮齿类模型的异常脑发育研究提供了重要参考，可用于评估新型治疗手段对神经发育的影响。例如，通过比较正常小鼠与 NDDs 模型小鼠的成像指标差异，有望揭示疾病相关的脑发育异常节点，为靶向治疗提供新方向。
尽管存在如麻醉对脑发育的潜在影响、品系差异等局限性，但该研究首次整合功能、结构和分子层面的成像数据，为理解脑发育的复杂性提供了多角度证据，推动了神经发育领域从单一模态向综合研究的转变，对 NDDs 的病理机制解析和临床前研究具有里程碑式意义。
