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为探究儿童脑不对称性成熟及青春期影响因素，研究人员分析 ABCD 研究中 11,270 名 10-14 岁儿童纵向数据，揭示结构不对称性发育轨迹，发现其与晶体智力、心理健康相关，受遗传、胼胝体（CC）完整性和围产期环境影响，为相关研究提供新视角。
大脑作为人体最复杂的器官，其左右半球的不对称性发育一直是神经科学领域的重要谜题。这种不对称性不仅是人类认知功能特化的基础，如语言、空间感知等功能的偏侧化，还与多种神经精神疾病密切相关，如自闭症、抑郁症等。然而，尽管大脑生长过程已被广泛研究，但儿童期脑不对称性的成熟机制以及青春期影响因素却长期笼罩在迷雾之中 —— 遗传如何调控这一过程？环境因素又扮演了怎样的角色？胼胝体（Corpus Callosum, CC）作为连接左右半球的最大白质纤维束，在其中的作用更是鲜为人知。这些未解之谜阻碍了我们对正常脑发育的理解，也限制了早期精神健康风险的识别与干预。
为破解这些难题，复旦大学脑科学研究院等国内研究机构的研究人员聚焦青春期这一脑发育关键期，开展了一项大规模纵向研究。研究团队分析了青少年脑认知发育（Adolescent Brain Cognitive Development, ABCD）研究中 11,270 名 10-14 岁儿童的多时间点数据，结合结构磁共振成像（sMRI）、遗传学分析和行为评估，系统探究脑结构不对称性的发育轨迹及其与认知、精神健康的关联。该研究成果发表在《Nature Communications》，为揭示脑不对称性的动态调控机制提供了关键证据。
研究主要采用了以下技术方法：首先，通过结构磁共振成像获取皮层表面积（Cortical Surface Area, CSA）、皮层厚度（Cortical Thickness, CT）和皮层下体积（Subcortical Volume, Vol）数据，计算不对称指数（Asymmetry Index, AI）以量化脑区不对称性；其次，利用线性混合模型（Linear Mixed Models, LMMs）和结构方程模型（Structural Equation Modeling, SEM）分析年龄、遗传、环境与脑不对称性的纵向关联；最后，结合全基因组关联研究（Genome-Wide Association Study, GWAS）和基因富集分析，挖掘相关遗传通路。研究样本来自 ABCD 研究的多中心队列，涵盖遗传、影像、行为等多维度数据。
脑结构不对称性的发育轨迹
通过分析 10、12、14 岁三个时间点的影像数据，研究发现脑不对称性在青春期呈现动态变化：皮层表面积在感觉运动区、听觉区及前扣带回表现为左侧化增强，而额颞叶和顶下小叶则右侧化增强；皮层厚度在额内侧和颞叶区域左偏加剧，顶枕叶和眶额外侧则右偏更显著；皮层下结构如丘脑、尾状核体积左偏随年龄增加，而苍白球右偏趋势增强。其中，皮层下体积的年龄效应最为显著（如丘脑，p=1×10-22），皮层厚度次之，皮层表面积变化相对较小。这些结果表明，不同脑区的不对称性遵循特定的发育时序，可能与神经修剪（Neural Pruning）的半球特异性有关。
不对称性与认知、精神健康的关联
行为表型分析显示，晶体智力（Crystallized Intelligence）与多个脑区的不对称性相关：眶额外侧皮层表面积（LOrbF CSA）和背外侧前额叶皮层厚度（SF CT）的左偏与晶体智力呈负相关，而海马旁回皮层厚度（PaH CT）左偏则正相关。精神健康方面，儿童行为量表（CBCL）总分与 LOrbF CSA 右偏、顶下小叶 CT 左偏正相关，与丘脑体积左偏负相关。值得注意的是，尽管这些关联具有统计学意义，但效应量较小（Cohen’s d范围 - 0.01 至 0.011），提示脑不对称性仅部分解释认知与精神健康差异，需谨慎解读。
遗传、环境与胼胝体的调控作用
遗传分析表明，脑不对称性及其发育速率（ΔAI）具有遗传性，GWAS 富集到突触形成（Synapse Formation）和神经元投射（Neuron Projection）相关通路，提示不对称性可能通过半球间突触修剪差异实现。胼胝体完整性（以 CC PC1 表征）对脑不对称性具有单向调控作用：基线 CC 完整性越高，未来眶额外侧皮层厚度左偏、杏仁核体积左偏越显著，而岛叶皮层厚度右偏更明显。围产期环境方面，良好的围产期条件（如高出生体重、长孕周）与胼胝体发育延迟相关，进而通过调控前额叶和海马旁回的不对称性，提升晶体智力，印证了 “适应性可塑性假说”（Adaptive Plasticity Hypothesis）。
研究结论与意义
这项研究首次在大样本队列中系统描绘了青春期脑不对称性的动态图谱，揭示其受遗传、胼胝体和围产期环境的多维度调控，并与认知能力、精神健康存在弱但可重复的关联。研究结果不仅为 “脑不对称性是神经认知健康核心特征” 提供了纵向证据，还提示围产期健康可能通过延缓胼胝体成熟，优化脑结构偏侧化模式，从而促进认知发展。此外，遗传通路分析为理解脑不对称性的分子机制提供了新靶点（如突触相关基因），而胼胝体的关键作用则为神经精神疾病的早期干预（如通过白质完整性评估）开辟了新方向。尽管研究存在年龄范围较窄、因果关系需动物实验验证等局限，但其整合多模态数据的研究框架为解析脑发育复杂性提供了范例，对青少年精神健康风险预测和干预具有重要科学价值。
