人类全生命周期海马体-小脑功能连接图谱的构建及其年龄相关性退化研究

《Communications Biology》：Mapping hippocampal-cerebellar functional connectivity across the human adult lifespan

　　本研究针对人类海马体与小脑功能连接的组织模式及年龄变化尚不明确的问题，通过分析479名健康成人的静息态功能磁共振成像数据，系统绘制了海马体-小脑功能连接图谱。结果发现海马体与小脑广泛区域（如HIV、HV、HVI、HVIIA等小叶）存在显著功能连接，且前/后海马体分别偏好连接小脑Crus II区和V叶蚓部。更重要的是，研究首次揭示了年龄增长会导致海马体与HVI/HV小叶连接减弱，为理解衰老相关的空间记忆衰退提供了新视角。该成果发表于《Communications Biology》，为阐释认知老化的神经机制提供了重要证据。

　　

在人类大脑的复杂网络中，海马体（hippocampus）和小脑（cerebellum）长期以来被视为分别掌管陈述性记忆和运动协调的“独立王国”。然而，近年动物研究逐渐揭示这两个区域之间存在密切的解剖和功能联系——小脑神经元的激活可直接调控海马体位置细胞的放电模式，而海马体theta节律振荡与小脑活动同步化现象提示二者在空间导航中存在协同作用。尽管如此，人类大脑中这种跨系统连接的具体组织规律及其随年龄变化的轨迹，始终是未解之谜。

为破解这一难题，英国伦敦大学皇家霍洛威学院领衔的研究团队在《Communications Biology》发表了一项突破性研究。他们利用剑桥老龄化研究中心（CamCAN）队列中479名18-87岁健康参与者的高精度静息态功能磁共振成像（resting-state fMRI）数据，通过基于种子点的功能连接分析（seed-based functional connectivity analysis），首次绘制出人类全生命周期海马体-小脑功能连接的全景图谱，并揭示了年龄相关退化的关键靶点。

研究团队采用严格的数据预处理流程，包括头动校正、基于解剖成分的噪声校正（aCompCor）以及0.01-0.09 Hz频带滤波，确保信号质量。海马体种子点（seed ROI）通过结合哈佛-牛津亚皮质图谱和Jülich组织学图谱精细界定，并沿长轴以uncal apex（y=-21）为界分割前/后海马体。统计推断采用随机场理论（Random Field Theory）进行家族wise错误校正（FWE-corrected），结果定位至SUIT小脑图谱空间。

海马体与小脑皮层存在广泛功能连接

分析显示，左右海马体均与双侧小脑广泛区域存在显著功能连接，包括HIV-HV边界、HIX、HX及HVIIA小叶（Crus I/II交界处）。特别值得注意的是，左海马体与右侧小脑HVIIA（Crus II）和HIX叶连接更强，而右海马体则偏好连接对侧HVIIA区，提示连接具有对侧优势特性。

海马体长轴功能梯度对应小脑连接分化

前海马体与后海马体展现出既重叠又分化的连接模式：前海马体更强连接小脑前叶（HI-HIV）和双侧HVIIA（尤其右Crus II），与默认模式网络（default mode network）节点分布一致；而后海马体主要连接HVIIA极端区域并延伸至V叶蚓部，该区域与运动皮层存在密切解剖联系。这种分化反映了海马体前部（参与抽象认知）和后部（负责精细空间处理）的功能特化在小脑连接中的体现。

海马体-小脑连接随年龄增长选择性减弱

年龄相关分析发现，左、右及前海马体与小脑HVI/HV边界区的功能连接随年龄增长显著降低，尤其以初级裂（primary fissure）周边区域为著。而后海马体连接几乎不受年龄影响。这一退化模式与小脑年龄性萎缩的敏感区域高度重合，提示HVI/HV区可能是衰老过程中跨系统信息交互的脆弱节点。

本研究通过大样本 lifespan 队列证实，人类海马体与小脑之间存在高度组织化的功能连接网络，其拓扑结构受到海马体半球偏侧化和长轴功能梯度的共同调节。年龄相关的连接退化主要发生在前海马体-小脑HVI/HV通路，这为解释老年人空间导航能力下降提供了新机制：小脑可能通过前向模型（forward model）实时更新海马体的空间认知地图，而该通路的衰减可能导致空间策略灵活性降低。此外，前海马体与Crus II区的强连接暗示小脑在情景记忆构建中的作用，而后海马体与V叶蚓部的关联则支持感觉运动整合在精细空间处理中的价值。

该研究不仅将动物研究中发现的海马体-小脑交互证据扩展到人类，更建立了衰老过程中连接退化的定量图谱，为未来针对阿尔茨海默病等神经退行性疾病的跨系统干预提供了靶点参考。后续研究可结合任务态fMRI与跨物种追踪技术，进一步揭示这一连接在行为层面的计算机制。