人脑小脑功能发育图谱：出生至5岁 cerebellocortical 连接网络的动态演化与认知功能早期建立

本研究针对婴幼儿小脑功能发育机制这一关键科学问题，由Wenjiao Lyu团队通过1000余例高精度静息态功能磁共振成像（rs-fMRI），首次系统描绘了0-5岁儿童小脑-皮层功能连接（cerebellocortical functional connectivity）的动态发育轨迹。研究发现：1）新生儿小脑已存在与高阶认知网络（ECN/DMN）的功能连接；2）小脑功能拓扑呈现从弥散到聚焦的层级化演变规律，36个月时接近成人模式；3）揭示左右半球不对称性（左侧主导初级网络/右侧主导高阶网络）及性别差异特征。该成果发表于《Nature Communications》，为自闭症（ASD）等神经发育障碍的早期诊断提供了重要理论依据。

　　

小脑——这个传统认知中负责运动协调的脑区，竟在婴儿咿呀学语时就开始塑造他们的思维方式？ 近年研究发现，人类小脑不仅掌管平衡和动作，更与语言、情绪调控、工作记忆等高级认知功能密切相关。然而，这个"微型计算机"如何在生命最初五年与大脑皮层协同进化，进而支撑婴幼儿从抓握玩具到讲述故事的惊人进步，始终是未解之谜。

来自中国科学院自动化研究所等机构的研究团队通过分析275名婴幼儿的1017次高精度脑扫描，首次绘制出小脑-皮层功能连接的发育图谱。研究发现，新生儿的小脑已具备与执行控制网络（Executive Control Network, ECN）和默认模式网络（Default Mode Network, DMN）的功能连接，颠覆了"小脑仅参与基础感觉运动功能"的传统认知。随着发育推进，小脑功能呈现清晰的层级化演变：出生时广泛连接的感觉运动网络（Sensorimotor Network, SMN）逐渐收缩至小脑前叶，而与高阶认知相关的连接则在后叶（尤其Crus I/II区）持续扩张，形成类似成人的"三重非运动表征"拓扑结构。

研究采用三大关键技术：1）基于Baby Connectome Project（BCP）队列的多中心纵向rs-fMRI数据；2）SUIT空间标准化与小脑梯度分析（LittleBrain工具）；3）广义加性混合模型（GAMM）量化发育轨迹。

功能拓扑的时空演变
通过"赢家通吃"（winner-take-all）分析发现：

• 初级网络（SMN/AUD/VIS）连接比例从出生时的主导地位逐渐下降，36个月时仅占小脑体积的40%
• 高阶网络（ECN/DMN）连接在24个月后反超，其中ECN最早（9个月）出现快速扩张
• 视觉网络（VIS）连接范围从广泛的Lobule VI逐渐收缩至蚓部VI区，反映功能特化

梯度映射揭示发育规律
功能梯度分析显示：

• 梯度1（感觉-认知轴）：DMN从出生时即定位于高梯度区，而SMN向低梯度区迁移
• 梯度2（任务负荷轴）：ECN始终占据高梯度位置，提示执行功能早期建立
• 关键边界在9个月（水平裂）至36个月（次裂）间逐步形成成人模式

临床关联与性别差异

• 右利手儿童左侧小脑与SM-Hand-R的连接强度显著高于右侧，印证交叉支配原则
• 女性在出生时即表现出更成熟的高阶网络连接模式，可能解释其语言发育优势
• 异常连接模式与ASD/ADHD相关网络高度重叠，为早期诊断提供生物标记物

这项发表于《Nature Communications》的研究首次系统阐释了小脑功能发育的时空规律，揭示其通过动态重组支持从运动学习到社会认知的复杂转变。特别值得注意的是，36个月时小脑已具备类似成人的功能架构，恰与幼儿语言爆发期吻合，暗示小脑可能是人类认知加速进化的关键。该成果不仅为理解神经发育障碍提供新视角，更提示小脑功能评估应纳入婴幼儿早期发育监测体系。