Neurocercetătorii detectează cinci faze generale ale structurii creierului într-o viață umană medie

Structura și funcția cerebrală nu sunt constante, ci se transformă continuu din primele zile de viață până la vârste avansate. Conectivitatea neuronală formează modele topologice complexe – noduri, hub-uri, clustere, rute scurte și rețele integrate – iar aceste modele se modifică odată cu dezvoltarea cognitivă, maturizarea emoțională și îmbătrânirea biologică. Dacă în copilărie neurodezvoltarea urmează traiectorii accelerate, iar în viața adultă rețeaua cerebrală atinge eficiență maximă, bătrânețea aduce un declin treptat al integrării informației și o creștere a segregării interne a rețelelor.
Studiul neurocercetătorilor de la Universitatea idn Cambridge reconstituie evoluția organizării cerebrale la nivel macrostructural de la naștere până la 90 de ani, analizând date imagistice din peste 4.000 de scanări. Folosind tehnici avansate de reducere dimensională (UMAP) și o gamă largă de indici de eficiență, modularitate și centralitate, autorii au identificat patru puncte de cotitură în viața neurală: aproximativ 9 ani, 32 ani, 66 ani și 83 ani – vârste la care arhitectura conectivității trece în noi faze evolutive.

Despre studiu

Datele structurale au fost colectate din nouă baze imagistice (RMN cu difuzie) acoperind întreaga durată a vieții, alcătuind un eșantion de 4.216 scanări procesate și armonizate. O subcohortă neurotipică (n = 3.802) a fost analizată în detaliu prin:

• calcularea indicatorilor graf-teoretici ai rețelelor cerebrale
• normalizarea densității pentru comparabilitate inter-regională
• modelarea dezvoltării topologice prin proiecții UMAP multidimensionale
• identificarea „punctelor de cotitură” – momente de schimbare globală a direcției evolutive

Conectivitatea cerebrală a fost măsurată prin densitate, lungime de cale, eficiență globală/locală, modularitate, clustering și centralitate. Analizele au fost completate de modele LASSO și decompoziție PCA pentru a identifica factorii arhitecturali dominanți în fiecare etapă a vieții.

Rezultate

Conectivitate pe parcursul vieții

Rețelele neuronale prezintă densitate ridicată la naștere și din nou în jur de 30 de ani, cu perioade de rarefiere în preadolescență (≈10 ani) și după 80 de ani. Interesant, odată cu înaintarea în vârstă conexiunile devin mai puține dar mai puternice, crescând reziliența nodurilor centrale dar reducând flexibilitatea globală.

Parametri topologici fundamentali

Eficiența globală atinge un maxim în jur de 29 ani, apoi scade constant până la 90 ani. Modularitatea se minimizează la 31 ani, crescând ulterior și evidențiind fragmentarea rețelelor odată cu îmbătrânirea. Centralitatea nodurilor – rolul lor ca puncte pivot ale rețelei – crește lent după decadele mijlocii ale vieții.

Epocile dezvoltării cerebrale

1,0–9 ani – Formarea arhitecturii neuronale

Creierul copilului prezintă rețele dense, cu eficiență globală în scădere dar cu conectivitate locală în creștere. Cea mai importantă metrică este clustering-ul regional, definind cât de bine sunt legate nodurile vecine. La 9 ani apare primul punct de cotitură major, corelat cu tranziția spre pubertate, schimbări hormonale și maturizare cognitivă.

2,9–32 ani – Integrare, eficiență și specializare

Este perioada cea mai activă din punct de vedere topologic: crește eficiența globală, scade modularitatea, iar small-worldness devine definitoriu. Rețelele devin simultan rapide și specializate. La 32 ani apare cel mai puternic salt structural, marcând sfârșitul integrării maxime și începutul fragmentării progresive.

3,32–66 ani – Stabilitate funcțională și declin lent

Mecanismele de integrare încep să scadă, iar segregarea internă crește. Creierul ajunge într-o fază de echilibru structural, reflectată de stabilitatea cogniției și personalității adulte. Când se atinge 66 de ani, rețeaua intră într-o nouă tranziție, moderată topologic dar profundă metabolic și clinic (risc cardiovascular, debut neurodegenerativ).

4,66–83 ani – Îmbătrânire timpurie

Parametrii se schimbă puțin, dar modularitatea devine indicatorul dominant: rețeaua se fragmentează în clustere funcționale mai segregate. La 83 ani apare un nou punct de tranziție – cel mai discret dintre cele patru, dar marcând intrarea în faza finală a degradării structurale.

5,83–90 ani – Fragmentare tardivă

Singurul indicator clar rămas corelat cu vârsta este centralitatea subgrafului, semn că rețeaua se sprijină tot mai mult pe câteva noduri critice. Conectivitatea globală slăbește, iar coerența topologică se disipează.

Concluzii

Dezvoltarea cerebrală nu este liniară, ci apare în cinci epoci distincte separate de patru puncte majore de reorganizare topologică: în jur de 9, 32, 66 și 83 ani. Aceste praguri corespund etapelor neurobiologice, cognitive și clinice cunoscute – de la neurodezvoltare rapidă la creșterea eficienței, apoi la declin și segmentare.

Acest lucru sugerează că strategii de intervenție pentru sănătate mintală, neurodegenerare sau neuroplasticitate ar trebui calibrate pe fereastra neurotopologică de vârstă. Nu toate creierele îmbătrânesc identic, dar arhitectura rețelelor urmează o hartă probabilistică previzibilă, iar înțelegerea ei poate redefini modul în care abordăm prevenția, reabilitarea și programarea cognitivă.