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白质不对称性被认为是大脑专业化处理能力的基础，并参与语言及视空间推理等多种认知过程的侧化。尽管白质不对称性的研究早有记载，但往往受限于狭窄的年龄范围、有限的样本量，或所检查的纤维束及结构特征范围。虽然脑结构的规范化全生命周期图表正在涌现，但详细描述众多通路及多
白质不对称性被认为是大脑专业化处理能力的基础，并参与语言及视空间推理等多种认知过程的侧化。尽管白质不对称性的研究早有记载，但往往受限于狭窄的年龄范围、有限的样本量，或所检查的纤维束及结构特征范围。虽然脑结构的规范化全生命周期图表正在涌现，但详细描述众多通路及多样结构测量指标下白质不对称性的综合图表仍显著缺失。本研究通过利用来自50项主要神经影像研究的35,120名0至100岁典型发育及衰老个体的大规模数据集，填补了这一空白。研究人员为30条侧化的联合与投射白质纤维束生成了全面的生命周期轨迹，检查了这些通路的六种不同的微观结构和宏观结构特征。研究发现：（1）白质中普遍存在不对称性，且存在于所有30条通路中；（2）对于给定的通路，组织微结构与通路宏结构之间的不对称性程度和方向存在差异；（3）不对称性在通路类型（联合束与投射束）之间及内部存在差异；（4）这些不对称性并非静态，而是遵循独特的全生命周期轨迹，在发育期间发生特定变化，并且跨通路普遍趋势是在年龄增长（特别是晚年）过程中变得更具不对称性。本研究迄今为止是对全生命周期白质不对称性最广泛的表征，描绘了侧化模式如何在生命早期出现、成熟及改变。它为理解从早期到晚期生命的白质组织原理及其与功能特化和个体间变异的关系提供了基础资源，并为解释健康发育与衰老以及临床人群相关的偏离提供了关键参考。
研究背景与动机
脑不对称性是神经系统组织的基本原则，使功能特化成为可能，如语言与视空间注意的半球侧化。其结构基础在于白质连接组的不对称架构。尽管既往扩散磁共振成像（diffusion-weighted MRI, dMRI）研究证实了特定纤维束（如弓状束Arcuate Fasciculus, AF）的稳健不对称性，但现有文献存在碎片化问题：样本量较小、年龄范围狭窄、覆盖的通路及特征有限，且多聚焦于组均值是否为零的二元检验，缺乏年龄特异的分布描述。目前尚缺乏一个跨全生命周期的规范化参考标准来量化纤维束水平的不对称性分布。为此，研究人员开展了这项大规模研究，旨在绘制0–100岁白质不对称性的规范化生命周期图表，成果发表于《Human Brain Mapping》。
主要技术方法
研究人员汇总了50个基于群体的队列共35,120例横断面dMRI扫描（年龄0–100岁），仅纳入每名被试最早扫描及典型发育/衰老个体。采用标准化PreQual流程进行预处理（校正EPI畸变、头动、涡流）。使用TractSeg（v2.8，基于卷积神经网络）自动分割30对双侧白质通路（联合与投射系统），排除中线连合结构。为每条通路提取6项特征：微观结构包括分数各向异性（Fractional Anisotropy, FA）、平均扩散率（Mean Diffusivity, MD）、轴向扩散率（Axial Diffusivity, AD）、径向扩散率（Radial Diffusivity, RD）；宏观结构包括纤维束体积（Tract Volume）和平均流线长度（Mean Streamline Length）。计算侧化指数（Lateralization Index, LI）= (右-左)/(右+左)，正值为右向不对称性。采用广义加性模型对于位置、尺度和形状（Generalized Additive Models for Location, Scale and Shape, GAMLSS）构建规范化模型，以LI为响应变量，将年龄的均值（μ）和标准差（σ）建模为年龄的光滑函数，并纳入性别固定效应及队列随机效应以调和多中心异质性，通过贝叶斯信息准则（Bayesian Information Criterion, BIC）选择最优分数多项式平滑，最终生成2.5th–50th–97.5th百分位数曲线。按6个生命周期阶段（早期儿童期、儿童期、青春期、成年早期、中年期、老年期）分析方向反转与不对称幅度变化斜率。
研究结果
3.1 典型全生命周期不对称曲线特征是什么？
通过展示弓状束（AF）的FA与体积等范例轨迹可见，白质不对称性高度异质且动态。微观结构不对称性较细微（LI常于-0.05至+0.05），宏观结构变异性更宽（达-0.2至+0.2）。同一通路不同特征可呈相反侧化（如AF的FA左偏但RD与长度右偏）。不对称性非静态，随龄动态变化；男女中位轨迹大多重叠；个体间变异性在早年及晚年均较宽。
3.2 在关键生命周期阶段哪些特征和通路表现出群体水平的不对称性？
在代表各阶段的6个年龄点（3、9、17、30、50、80岁），多数模式早年已建立。微观结构：FA多在联合与丘脑束左偏（SLF II除外），纹状体束多右偏；MD与AD呈温和左偏。宏观结构：体积不对称性异质——AF、中纵束（MLF）、眶额-纹束（ST_FO）、视辐射（OR）、扣带束（CG）强左偏；SLF I/II/III、钩束（UF）强右偏。长度亦各异（AF长度右偏而体积左偏）。即使中位LI小，多数个体可共享同侧方向。
3.3 不对称性是否在全生命周期中发生方向反转？
群体中位LI轨迹存在“侧化反转”（零穿越）。虽相对稀疏，但见于所有主要通路组。FA倾向于从右向左反转，扩散率与宏结构多从左向右。反转时机各异，反映不同的神经发育与老化可塑性。
3.4 不对称性的幅度在不同生命阶段如何演变？
计算各阶段|LI|中位线的斜率：儿童期异质性最高（某些通路不对称增强如AF、ILF、丘脑前额束T_PREF，某些减弱如SLF-II、UF、OR）；青春期延续儿童期方向但斜率减小；成年早期变化较平缓；中晚年普遍呈不对称幅度增加（尤其体积与表面积），如MLF、UF及多数投射通路，少数例外（SLF-II/III体积）略减。
讨论与结论总结
研究人员指出，本研究是迄今最全面的白质不对称性全生命周期表征。通过35,000余例个体、30条通路、6项特征，生成规范化轨迹。核心发现：白质不对称性广泛存在但高度通路与特征特异；微观与宏观结构可发散；不对称性非静态，儿童期快速异质变化，晚年期普遍增强。该图表提供基础参考，用以理解脑侧化原理、个体变异及临床偏离。
结论部分翻译
本研究提供了迄今为止人类全生命周期白质不对称性最广泛的表征，为超过35,000名从婴儿期到老年的健康个体的30条不同白质通路的6项结构特征生成了全面的规范化轨迹。关键发现表明，白质不对称性广泛存在，但高度特异性于通路及结构特征。此外，这些不对称性并非静态，而是在发育和衰老过程中表现出动态变化，包括方向反转以及晚年期不对称性幅度总体增强的趋势。这些白质不对称性的全生命周期图表为推进对脑侧化原理的理解、研究脑结构的个体间变异，以及为评估神经发育、衰老和临床人群的偏离提供了参考资源。
