Research press release



Neuroscience: Reference charts for human brain development

ヒトの生涯における脳の発達に関する標準化参照チャートを示した論文が、Nature に掲載される。この参照チャートは、世界中の10万人を超える参加者の脳スキャンデータを分析して作成されたもので、将来的には、全ての年齢の対象者の脳の健康状態のデジタル評価と脳疾患の診断に応用できるかもしれない。

ヒトの子どもの形質(身長や体重など)を評価する際に用いられるのが成長曲線だが、ヒトの脳の成熟と健康的な加齢を定量化した参照標準は、これまで存在していなかった。今回、Richard Bethlehem、Jakob Seidlitzたちは、世界中の100件以上の研究から得られた10万1457人(受胎後115日から100歳まで)のMRIによる脳スキャンデータ12万3984点を照合し、ヒトの生涯における正常な脳の発達を示すチャートを作成した。このチャートは、対象者が標準的な成長軌道に乗っているかを判定する「パーセンタイルスコア」 の生成に使用でき、男女別に作成された。研究間で対象者も使用された技術や方法も異なっていたが、予測内容は安定していた。その結果、受胎後17週以前から3歳までの期間が発達上の重要な時期の1つであり、この期間中に脳の最大サイズの約70%が形成されることが判明した。この標準的枠組みは、疾患に関連する脳の解剖学的構造の変化パターンの検出に使用できることも明らかになった。その一例が、軽度認知障害の診断からアルツハイマー病の診断への移行を予測することだった。


Standardized reference charts for the development of the human brain throughout life are presented in Nature. These charts — constructed through the analysis of brain scans from more than 100,000 participants worldwide — could have potential future applications for the digital assessment of brain health and disease diagnosis at any age.

There are currently no standard references to quantify the maturation and healthy ageing of the human brain, unlike growth charts used to measure traits such as height and weight in children, for example. To address this issue, Richard Bethlehem, Jakob Seidlitz and colleagues collated data from 123,984 MRI brain scans of 101,457 individuals aged between 115 days after conception and 100 years old, from over 100 studies worldwide. The team created charts of normal brain development across a lifetime, which could be used to generate ‘centile scores’ to determine whether an individual is on a standard trajectory. These charts — which were separated according to sex — were stable in their predictions, despite study-specific differences in both the individuals assessed and the techniques and methods used. Critical developmental periods — such as an approximate 70% increase in the size of the brain between the time before 17 weeks after conception and 3 years of age — were revealed. The standard framework also enabled the detection of patterns of changes in brain anatomy associated with disease; for example, predictions of a transition from a diagnosis of mild cognitive impairment to that of Alzheimer’s disease.

The authors emphasise that substantial, future research will be needed before these results can be put into clinical practice. Caveats, such as potential data bias towards European and North American populations and individuals of European ancestry within these groups, will also need to be addressed. However, by providing these charts in an interactive, open-access format, they anticipate that the database will continue to evolve.

doi: 10.1038/s41586-022-04554-y

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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