在一項新的研究中，一個國際研究團隊發(fā)布了第一份數(shù)字圖譜，顯示了妊娠 14 至 31 周期間---人類發(fā)育的關(guān)鍵時期---胎兒大腦每個半球的正常成熟動態(tài)。該圖譜是利用INTERGROWTH-21st項目中2194名胎兒在懷孕期間連續(xù)獲得的2500多份三維超聲腦部掃描圖生成的，該項目是一項基于人群的大型研究，研究對象是生活在世界8個不同地理區(qū)域（包括全球南方的5個區(qū)域）的健康孕婦，這些孕婦的孩子在2歲時生長和神經(jīng)發(fā)育良好。相關(guān)研究結(jié)果于2023年10月25日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Normative spatiotemporal fetal brain maturation with satisfactory development at 2 years”。
這項新研究的獨特之處在于，它首次采用標(biāo)準(zhǔn)化的方法和設(shè)備收集了國際三維超聲掃描數(shù)據(jù)集，并利用先進的人工智能（AI）和圖像處理工具進行了分析，從而構(gòu)建了一張顯示胎兒大腦如何隨著孕期的進展而逐漸成熟的圖譜。
不同人群的胎兒大腦生長發(fā)育模式極為相似，這是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的一項重要科學(xué)進步。這些結(jié)果與之前報道的來自同一參與INTERGROWTH-21st 項目的人群的關(guān)于胎兒骨骼生長、新生兒體型和嬰兒神經(jīng)認知發(fā)育的研究結(jié)果完全一致。這些結(jié)果還強調(diào)了一個極其重要的公共衛(wèi)生信息：必須滿足孕婦在健康、教育、營養(yǎng)和環(huán)境方面的需求，以確保孩子的身體和大腦健康發(fā)育。
這些發(fā)現(xiàn)增加了INTERGROWTH-21st項目的全球影響，該項目之前制定了胎兒生長、新生兒體型和早產(chǎn)兒出生后生長的國際標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)正在世界各地廣泛用于臨床和研究目的。
圖片來自Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-06630-3。
論文第一作者Ana Namburete教授及其研究團隊開發(fā)了機器學(xué)習(xí)方法，說道，“利用人工智能，我們提高了三維超聲掃描圖中大腦結(jié)構(gòu)的可見度，并生成了在發(fā)育的關(guān)鍵時期妊娠期每周大腦的平均描述。與眾不同的是，我們的圖譜捕捉到了早在妊娠14周時的大腦生長模式，填補了我們對胎兒早期大腦成熟的6周知識空白。我們還發(fā)現(xiàn)了大腦成熟過程中的明顯不對稱性：例如，在與語言發(fā)育相關(guān)的區(qū)域，語言發(fā)育在妊娠 20～26 周時達到頂峰，此后持續(xù)存在，但沒有任何性別差異。”
INTERGROWTH-21st項目聯(lián)合首席研究員Stephen Kennedy教授說，“該圖譜將幫助科學(xué)家們回答有關(guān)兒童期認知功能胎兒起源的復(fù)雜生物學(xué)問題，例如語言是如何獲得的。當(dāng)超聲波顯示胎兒大腦發(fā)育異常時，將該圖譜與即將出版的描述胎兒大腦互補生長的國際標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合使用，將成為專業(yè)轉(zhuǎn)診中心的重要臨床工具。”
INTERGROWTH-21st項目聯(lián)合首席研究員José Villar教授說，“這是人類早期生長發(fā)育系統(tǒng)研究的最新一步，它采用最 先進的研究方法，應(yīng)用于大量胎兒大腦掃描，證實了在滿足健康、教育、營養(yǎng)和環(huán)境需求的情況下，世界各地人類生長發(fā)育的相似性：在條件充足的情況下，人類在包括大腦在內(nèi)的所有領(lǐng)域都非常相似。”
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