Các nhà nghiên cứu do Đại học Bắc Carolina-Hoa Kỳ dẫn đầu đã sử dụng biểu đồ kết nối não được xây dựng từ dữ liệu chụp cộng hưởng từ (MRI) chức năng để theo dõi quá trình phát triển não bộ trong giai đoạn đầu đời.

Những biểu đồ này giúp lập bản đồ sự trưởng thành của các mạng lưới não từ khi sinh ra đến 6 tuổi và xác định các giai đoạn chuyển tiếp quan trọng trong cách các vùng não tương tác với nhau. Những sai lệch so với các mô hình phát triển này có liên quan đáng kể đến sự khác biệt trong khả năng nhận thức sớm, bao gồm các mạng chính như mạng chính, mạng mặc định, mạng kiểm soát và mạng chú ý.

Giai đoạn đầu đời là thời kỳ then chốt cho sự phát triển não bộ, khi các mạng lưới thần kinh trải qua những thay đổi nhanh chóng và đa dạng, góp phần định hình năng lực nhận thức. Trong khi biểu đồ tăng trưởng thể chất đã trở thành công cụ quen thuộc để theo dõi các thông số như chiều cao và cân nặng, thì các tiêu chuẩn tương tự để đánh giá sự phát triển chức năng của não;  vốn diễn ra với tốc độ khác nhau ở từng trẻ vẫn còn thiếu hụt.

Các đường cong tăng trưởng cấu trúc não đã chỉ ra mối liên hệ giữa sự phát triển bất thường và nguy cơ rối loạn tâm thần. Cộng hưởng từ chức năng ở trạng thái nghỉ là phương pháp giúp ghi lại hoạt động chức năng của não mà không cần thực hiện các nhiệm vụ cụ thể, nhưng việc ứng dụng phương pháp này để lập biểu đồ phát triển chức năng bình thường vẫn chưa được triển khai một cách hệ thống.

Trong nghiên cứu mang tên “Lập biểu đồ phát triển chức năng não từ khi sinh đến 6 tuổi”, được công bố trên tạp chí Nature Human Behaviour, các nhà khoa học đã thiết kế một phân tích hình ảnh não đa giai đoạn để phân biệt sự khác biệt chức năng giữa trạng thái ngủ và thức, thiết lập các biểu đồ phát triển chức năng từ sơ sinh đến đầu tuổi thơ, đồng thời xác định mối liên hệ giữa biểu đồ phát triển não và nhận thức.

Tổng cộng có 501 trẻ tham gia nghiên cứu, với 1.091 bản quét MRI chức năng ở trạng thái nghỉ được thu thập từ năm nhóm hình ảnh học nhi khoa khác nhau.

Các nhà nghiên cứu đã xây dựng biểu đồ phát triển chức năng bằng cách điều chỉnh sự khác biệt giữa dữ liệu quét khi ngủ và khi thức nhờ mô hình hồi quy elastic net, đồng thời giảm thiểu sự khác biệt giữa các trung tâm quét bằng phương pháp ComBat. Dữ liệu kết nối chức năng được trích xuất từ toàn bộ não và kết quả nhận thức được đánh giá dựa trên thang đo Mullen về học tập sớm.

Kết quả cho thấy, kết nối chức năng khác biệt rõ rệt giữa trạng thái ngủ và thức, với mức kết nối tổng thể cao hơn trong lúc tỉnh táo. Để xử lý sự khác biệt này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng mô hình học máy để ước tính dữ liệu kết nối não trong lúc ngủ dựa trên các bản quét khi thức, từ đó giúp tổng hợp và so sánh dữ liệu ở mọi độ tuổi.

Sau khi căn chỉnh dữ liệu từ các trạng thái ngủ và thức, các nhà nghiên cứu đã tạo ra biểu đồ phát triển cho 8 mạng lưới não điển hình từ sơ sinh đến 6 tuổi.

Cụ thể, kết nối mạng thị giác đạt đỉnh quanh tháng thứ 5, sau đó giảm dần trong giai đoạn chuyên biệt hóa và ổn định vào khoảng 48 tháng tuổi. Vỏ não vận động bản thể giảm dần từ lúc sinh và ổn định vào khoảng 18 tháng. Mạng viền tăng cường đến đỉnh vào khoảng 10 tháng rồi giữ nguyên. Mạng mặc định đạt đỉnh quanh 16 tháng trước khi chững lại. Kết nối mạng lưới chú ý vùng bụng tăng nhanh đến khoảng 21 tháng và duy trì ổn định. Mạng lưới chú ý lưng bắt đầu tăng dần từ khoảng 18 tháng. Mạng kiểm soát tăng đều trong suốt 6 năm. Kết nối dưới vỏ não duy trì ở mức cao và ổn định trong suốt thời gian nghiên cứu.

Ngoài ra, 12 cặp mạng chức năng cũng cho thấy sự thay đổi trong mối quan hệ từ hội nhập, cạnh tranh đến phân tách theo thời gian; phản ánh sự tiến hóa trong cách các hệ thống não tương tác khi trẻ lớn lên.

Những sai lệch so với biểu đồ phát triển chuẩn có mối liên hệ đáng kể với hiệu suất nhận thức. Kết nối chức năng có thể dự đoán điểm số về ngôn ngữ biểu đạt và tiếp nhận, kỹ năng vận động tinh và khả năng tiếp nhận hình ảnh, trong đó mạng nguyên phát, mạng kiểm soát, mạng chú ý và mạng mặc định đóng vai trò lớn nhất trong dự đoán năng lực nhận thức.

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc theo dõi sự lệch chuẩn trong phát triển chức năng não có thể giúp phát hiện sớm các dấu hiệu bất thường, từ đó can thiệp kịp thời. Các nghiên cứu tiếp theo có thể được cải thiện bằng cách tăng cường dữ liệu hình ảnh chất lượng cao trong trạng thái thức của trẻ sơ sinh để tiếp tục xác thực và hoàn thiện các biểu đồ này.

Đ.T.V (NASTIS), theo https://medicalxpress.com/news/, 2025