本研究利用优化的基于象素的形态测量学(VBM)方法分析中国正常儿童和青少年的脑结构磁共振图像，重点对脑的灰质和白质成分进行分析和研究，刻画灰质和白质成分随年龄增长而发育变化的复杂的时空模式。从脑的解剖学和认知神经机制两个方面探讨脑发育的生理机制以及解剖结构和行为、认知功能的相互关系，揭示脑发育的动态变化特征以及脑结构可塑性变化的特点。 研究一主要考察儿童和青少年整个成长期间，脑随年龄增长发育变化的总体特征。结果发现：全局体积随年龄变化的效应，同先前欧洲(或欧美)的研究基本一致，表明儿童到青少年时期，全部头颅内体积(TIV)随年龄增长基本没有显著变化；全部灰质体积随年龄增长线性下降；全部白质体积随年龄增长线性增加，灰质/白质绝对体积的比例随年龄增长线性下降。但局部脑区的发育则呈现出复杂的时空模式，局部灰质体积和年龄呈显著正相关的脑区主要出现在双侧海马、双侧杏仁核和左侧颞下回。局部灰质体积和年龄呈显著负相关的脑区更多地出现在项叶，额叶也有少量变化。局部白质体积和年龄呈显著正相关的脑区主要出现在双侧上纵束、双侧内囊、扣带束、弓形束和下纵束。 研究二分别考察孩童时期、少年时期和青年时期脑发育的特征，以及三个时期脑发育的一致性和差异性，讨论这三个时期脑发育的特征和认知能力的相互关系。结果发现：儿童时期局部灰质体积和年龄呈显著正相关变化的脑区主要出现在额叶，海马和杏仁核基本没有变化，而少年时期和青年时期局部灰质体积和年龄呈正相关变化的模式很类似，更多的变化都出现在双侧海马、双侧杏仁核和左侧梭状回。儿童时期局部灰质体积和年龄呈显著负相关变化的脑区主要分布在靠近中央沟的两侧，偏向于顶叶一侧，少年时期灰质体积随年龄增长减少的模式类似于青年时期，从中央沟两侧分别向顶叶和额叶扩展，主要分布在顶叶，在青年时期前额叶的变化开始增多，所以顶叶灰质体积从儿童时期开始显著减少一直持续到青年时期。这些和区域相关的灰质的发育变化可能反映了皮层突触的异步修剪，表明儿童和青少年成长过程中相应认知功能的发展和提高。 研究三主要通过考察男孩和女孩的脑发育特征，讨论儿童和青少年脑发育的性别差异。结果发现：女孩的TIV、全部灰质的绝对体积和全部白质的绝对体积都显著小于男孩。女孩的海马长得更快一些，男孩的杏仁核长得更快一些。在左侧顶上小叶、双侧顶下小叶、左侧楔前叶、双侧缘上回等脑区，男孩的灰质体积随年龄增长下降得更陡峭些，可能和男孩的空间处理能力强有关。在双侧颞上回和双侧额下回等区域，女孩的局部灰质体积显著大于男孩。在左侧颞叶、右侧顶下小叶、双侧额中回等区域，女孩的局部白质体积显著大于男孩，在颞叶和额叶体现的性别差异可能和男女语言能力的差异有关。 综合上述结果，本论文发现，儿童时期发育变化的脑区相对较少，从少年时期开始脑的各个部位发生了显著变化，少年时期比儿童时期的变化区域多，说明儿童时期到少年时期认知能力的显著发展和提高。而少年时期和青年时期发育变化的脑区很类似，可能说明少年向青年时期过渡时，各种认知能力的稳步提高和发展。通过和欧洲(或欧美)的研究结果做初步的对照分析，体现了不同种族人脑发育整体模式的相似性，但也体现了可能和中国的教育及文化有关的脑发育特征。因为人脑的发育在结构和功能上都是一个动态的过程，所以理解正常脑的发育也是理解神经发育性疾病的基础。