我们的大脑无缝地处理来自周围世界的视觉信息流，同时理解事件的因果结构。这些基本的认知功能被称为外部感官处理和内部世界建模，对于驾驭复杂环境至关重要。

我们的大脑通过负责这些过程的大规模功能系统来实现这一点。最近，由基础科学研究所 (IBS) 领导的国际科学家合作探索了丘脑皮层连接在大脑网络发展过程中的作用。这项研究发表在《自然神经科学》上。

神经科学中一个长期存在的问题是大脑的大规模功能网络在发育过程中是如何形成的。这项研究调查了从婴儿期到成年期丘脑和大脑皮层之间的连接变化，以及这些变化如何影响大脑功能网络的形成。研究人员首次揭示了丘脑皮层连接对于大脑功能网络的出现和专业化至关重要，特别是那些处理外部和内部信息的网络。

传统上，丘脑被视为感觉信息的中转站，但它也影响高级认知功能。丘脑和皮质之间的感觉连接在早期就迅速建立起来，而高级认知连接则在成熟后发展起来。然而，这些发展的确切机制和时间表仍不清楚。

这项研究开始解决这些挑战，通过采用先进的神经成像技术、转录组分析和横断面和纵向数据集的计算模型，绘制不同年龄组的丘脑皮质连接的发展情况。

这项研究表明，在婴儿期，丘脑皮质连接反映了早期感觉运动网络分化和与大脑发育相关的基因表达模式。然而，随着儿童的成长，这种连接的作用发生了变化，与显着性网络建立了联系，后者是区分外部(感觉运动、视觉、背部注意网络)和内部(默认模式网络)功能皮质系统的锚点。

计算机模拟证实了丘脑连接在成熟大脑的关键特征发展中的作用，例如功能分离和感觉联想轴。