人類大腦發(fā)育經(jīng)歷五個階段 這一研究成果可以從哪些方面申請專利？
專利代理 發(fā)布時間：2025-11-25 23:59:07 瀏覽: 次
劍橋大學(xué)MRC認(rèn)知與腦科學(xué)單位領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究使用MRI擴(kuò)散掃描數(shù)據(jù)集，這些掃描通過跟蹤水分子在腦組織中移動來映射神經(jīng)連接。
在《自然通訊》上發(fā)表的一項(xiàng)研究中，科學(xué)家表示他們在普通人的生命中檢測到五個大腦結(jié)構(gòu)的大致階段，這些階段在我們大腦在出生到死亡之間重新配置的四個關(guān)鍵“轉(zhuǎn)折點(diǎn)”之間劃分。
兒童的大腦“拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)”從出生到九歲，然后在青少年階段過渡，這個階段通常會持續(xù)到32歲。
我們?nèi)鄽q時，大腦的神經(jīng)連接會轉(zhuǎn)變?yōu)槌扇四Ｊ健＿@是最長的階段，持續(xù)了三十年以上。大約在66歲左右出現(xiàn)的第三個轉(zhuǎn)折點(diǎn)標(biāo)志著大腦結(jié)構(gòu)“早期衰老”階段的開始。最后，大約在83歲時，大腦會進(jìn)入“晚期衰老”階段。
我們都知道大腦的連接對我們的成長至關(guān)重要，但我們?nèi)狈﹃P(guān)于它如何在我們的一生中變化以及為什么變化的總體圖景。
在整個大腦中，從出生到大約九歲，連接以相同的模式重新編織。
與此同時，灰質(zhì)和白質(zhì)的體積迅速增長，使得皮質(zhì)厚度——即外灰質(zhì)和內(nèi)白質(zhì)之間的距離——達(dá)到峰值，并且皮質(zhì)折疊，即外腦的特征性隆起，趨于穩(wěn)定。
在九歲這個第一個轉(zhuǎn)折點(diǎn)，大腦在認(rèn)知能力上經(jīng)歷了跳躍式增長，同時心理衛(wèi)生疾病的風(fēng)險也在增加。
大腦的第二個“時代”，即青春期時代，白質(zhì)體積繼續(xù)增加，因此，大腦通信網(wǎng)絡(luò)的組織變得越來越精細(xì)，這可以通過掃描中的水?dāng)U散來衡量。
這個時代的特點(diǎn)是特定區(qū)域內(nèi)部以及整個大腦范圍內(nèi)快速通信的效率，這與認(rèn)知表現(xiàn)的提升有關(guān)。
神經(jīng)效率就像你所想象的那樣，通過短路徑連接良好，青春期是唯一這種效率增加的時期。
這些發(fā)展在三十年代初達(dá)到頂峰，研究人員表示，這是整個生命周期中“最強(qiáng)的拓?fù)涔拯c(diǎn)”。
在32歲左右，我們看到布線方向的變化最大，并且軌跡的整體變化也最大，與其他所有拐點(diǎn)相比。
雖然青春期有一個明確的開始，但青少年期的結(jié)束在科學(xué)上卻很難確定。基于純粹的神經(jīng)結(jié)構(gòu)，我們發(fā)現(xiàn)，類似青少年的腦結(jié)構(gòu)變化在三十多歲時結(jié)束。
在32歲時，成年期的最長階段開始了。大腦結(jié)構(gòu)與之前的階段相比穩(wěn)定下來——在接下來的三十年里沒有重大轉(zhuǎn)折點(diǎn)。研究人員表示，這與基于其他研究的“智力和個性的平臺期”相對應(yīng)。
他們還發(fā)現(xiàn)，在這個時期，“隔離”現(xiàn)象更為顯著，因?yàn)楦鞯貐^(qū)逐漸開始變得更加 compartmentalised。
66歲是一個轉(zhuǎn)折點(diǎn)，變化程度較輕，并沒有由任何主要的結(jié)構(gòu)性變化所定義，盡管研究人員仍然發(fā)現(xiàn)，在這個年齡段左右，大腦網(wǎng)絡(luò)的模式平均發(fā)生了有意義的變化。
這些數(shù)據(jù)表明，大腦網(wǎng)絡(luò)的逐漸重組在六十年代中期達(dá)到頂峰，這可能與衰老有關(guān)，隨著白質(zhì)開始退化，連接性進(jìn)一步減少。
最后一個轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)在83歲左右，進(jìn)入了最后一個大腦結(jié)構(gòu)階段。雖然這個階段的數(shù)據(jù)有限，但其特點(diǎn)是從整體到局部的轉(zhuǎn)變，因?yàn)檎麄€大腦的連接進(jìn)一步下降，對某些區(qū)域的依賴增加。
可以從以下方面申請專利：
1. 大腦階段評估方法和診斷工具
專利方向：開發(fā)一種非侵入性方法，利用MRI擴(kuò)散掃描數(shù)據(jù)集來評估個體的大腦結(jié)構(gòu)階段（如兒童期、青少年期、成年期、早期衰老期、晚期衰老期）及其轉(zhuǎn)折點(diǎn)（9歲、32歲、66歲、83歲）。
具體應(yīng)用：一種基于MRI數(shù)據(jù)的算法，自動生成大腦階段報告，幫助醫(yī)生進(jìn)行個性化診斷。這可以申請方法專利或軟件專利。
2. 神經(jīng)連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析算法
專利方向：專利保護(hù)用于分析MRI擴(kuò)散數(shù)據(jù)的專用算法，該算法能量化大腦拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化（如網(wǎng)絡(luò)鞏固、隔離現(xiàn)象），并識別轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
具體應(yīng)用：軟件或云計(jì)算平臺，處理MRI掃描數(shù)據(jù)，輸出大腦連接效率指標(biāo)（如神經(jīng)效率、隔離程度），用于研究或臨床監(jiān)測。這可以申請軟件專利或算法專利。
3. 大腦疾病風(fēng)險預(yù)測系統(tǒng)
專利方向：開發(fā)一種系統(tǒng)，利用大腦階段轉(zhuǎn)折點(diǎn)來預(yù)測神經(jīng)發(fā)育疾病（如學(xué)習(xí)困難）或神經(jīng)退行性疾病（如癡呆癥）的風(fēng)險。
具體應(yīng)用：一種集成硬件（MRI掃描儀）和軟件的醫(yī)療設(shè)備，用于早期篩查和干預(yù)規(guī)劃。例如，在66歲轉(zhuǎn)折點(diǎn)監(jiān)測白質(zhì)退化，以預(yù)防癡呆癥。這可以申請系統(tǒng)專利或醫(yī)療設(shè)備專利。
4. 個性化干預(yù)和治療方法
專利方向：基于大腦階段設(shè)計(jì)認(rèn)知訓(xùn)練、藥物治療或生活方式干預(yù)方案，以優(yōu)化大腦健康或減緩衰老。
具體應(yīng)用：一種定制化治療計(jì)劃，包括大腦階段評估和針對性干預(yù)，可能涉及數(shù)字健康應(yīng)用或藥物組合。這可以申請方法專利或用途專利。
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