构绘典型的脑生长
通过使用世界卫生组织推荐的用于建模非线性成长轨线的位置、尺度、形状广义加性模型[2,24](Generalised Additive Models for Location,Scale and Shape, GAMLSS)，本研究构建了毕生发展的脑生长图表。此前，GAMLSS和相关的统计框架已被应用于大脑结构和功能MRI表型的发育建模[19,26,27,28,29,30,31]。这一GAMLSS通过使用更大规模的样本对经验性的模型选择进行优化，估计毕生发展中不同性别个体的非线性年龄相关趋势(中位数和方差)，并根据多个随机效应参数来解释MRI表型的站点或研究特异的“批次效应”。具体而言，对个体脑组织的体积，包括皮层灰质总体积(Grey Matter Volume, GMV)、白质总体积(White Matter Volume, WMV)、皮层下灰质总体积(subcortical Grey Matter Volume, sGMV)和脑脊液总体积(Cerebrospinal Fluid Volume, CSF)的MRI测量样本进行了GAMLSS模型拟合(图1b-e)。辅助表格1.1-1.8展示了数据集的获取、处理和人口学等细节信息。辅助信息19包括所有为此参照数据集做出贡献的数据库细节，包括多个已经公开共享的MRI数据集[32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42]。
毕生发展曲线分析结果发现，GMV从妊娠中期开始快速增长，在5.9岁达到峰值，随后呈近线性下降，这一峰值比此前研究结果(年龄段有限且样本小[43,44])延迟了2-3年；WMV也从妊娠中期到幼儿期迅速增加，但峰值年龄为28.7岁，在50岁后WMV呈加速下降；sGMV则表现为介乎GMV和WMV的中间生长模式，在青春期14.4岁达到峰值；这里，WMV和sGMV峰值均与之前的神经影像学和尸检研究结果报告一致[45,46]；CSF在2岁前呈增长趋势，随后保持平稳到30岁前，然后自60岁时起呈缓慢的线性增长；从个体差异角度，GMV个体差异早期逐渐增加，在4岁时达到峰值，而sGMV的变异性则在青春期晚期达到峰值，WMV在40岁左右个体间变异最大，有趣的是，CSF则是在靠近人类生命末期时，不同个体之间变化最大。
扩充神经影像表型
GAMLSS建模方法也评估了全脑的平均皮层厚度、表面积和34个皮层区域[47]体积的发展(图2)。结果表明，人脑皮层总面积与总体积(Total Cerebrum Volume, TCV)表现出类似的生命周期发展轨迹，两者均在11-12岁时达到峰值；相比之下，皮层厚度则在1.7岁时就达到峰值，这与以往的研究结果相符，即皮层厚度在围产期增加[48]，在发育后期下降[49]；此外，不同区域的神经发育轨迹的峰值存在显著的区域差异，与5.9岁时GMV达到峰值相比，34个皮层区域的灰质体积达到峰值的年龄变化很大，区域之间从2岁到10岁不等，初级感觉区域达到体积峰值最早，而额颞联合皮层区域达到体积峰值较晚；总体而言，成熟较早的腹侧-尾侧区域皮层的体积峰后下降速度较快，而成熟较晚的背侧-喙侧皮层的体积峰后下降速度较慢；这种空间发展轨迹的分布格局再现了与大脑结构和功能密切相关的“基础感知觉-联合皮层”梯度[50]。
