作者:宗华 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2017/8/9 16:25:20
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探寻大脑中的贫困印记
科学家在孟加拉国研究营养不良如何影响儿童发育

 

在孟加拉国首都达卡市,一名儿童正在做脑电图。

图片来源:Smita Sharma for Nature

上世纪60年代末,一组研究人员开始向危地马拉农村地区有小孩的家庭分发一种营养补充剂。他们正在测试一个假设,即在生命的最初几年里获得足够多的蛋白质能减少发育不良的发生率。

事实的确如此。获得补充剂的儿童比对照组儿童平均高出1~2厘米。不过,好处并未就此止步。接受了补充营养的儿童变成青少年后在阅读和知识测试中的得分更高。当研究人员在本世纪初重回此地时,在最初3年里接受了补充剂的女性完成了更多年的学业,而男性获得了更高的收入。

“如果没有这些后续追踪,此项研究很有可能会被遗忘。”美国乔治亚州埃默里大学妇幼营养专家、领导后续研究的Reynaldo Martorell表示。相反,此项研究使诸如世界银行等金融机构将早期营养干预视为在人类健康方面的长期投资。

自危地马拉研究以来,包括巴西、秘鲁、牙买加、菲律宾、肯尼亚和津巴布韦在内的全球各地的研究,开始将婴幼儿的生长缓慢或者发育不良同较低的认知测试得分和糟糕的学校成绩联系起来。

一幅画面逐渐显现出来:小时候过矮是诸如饮食欠佳、腹泻病经常发作等不良条件的迹象,并且是智力低下和夭折的预测指标。据估测,发育不良影响全球1.6亿儿童。不过,并非所有的发育不良均同这些糟糕的结果存在关联。如今,研究人员正试图解开生长和神经发育之间的关系。营养不良是唯一的罪魁祸首吗?情感上受冷落、传染病或者其他挑战是否也发挥了作用?

在孟加拉国首都达卡的贫民窟内,Shahria Hafiz Kakon是试图回答这些问题的先锋。在那里,约有40%的儿童在两岁时出现发育不良。作为孟加拉国腹泻疾病研究国际中心的卫生官员,Kakon正在领导一项前所未有的发育不良儿童大脑成像研究。“在孟加拉国,开展大脑成像研究是一个非常新的想法。”Kakon说。

对贫困儿童开展脑成像研究

以西方标准衡量,1.63米高的Kakon并不高,但在其工作的由小型住宅楼改造而成的达卡市一家诊所里,她比大多数女性同事都要高。在最近的一个早晨,Kakon和一位半夜给她打电话的母亲呆在一起:这个女人的儿子发烧了。在为男孩做检查前,Kakon像往常一样,询问了他的母亲家庭状况如何以及他在学校表现得怎么样。很多父母称呼Kakon为apa——在孟加拉语中是“大姐姐”的意思。

大约5年前,盖茨夫妇基金会开始对追踪生活在逆境中的婴幼儿的大脑发育感兴趣,尤其是发育不良和营养不良的婴幼儿。该基金会曾在Kakon的诊所研究过儿童对疫苗的反应。高比率的发育不良以及该团队同参与者形成的紧密联系,促成了最新研究。

为顺利开展研究,基金会使这个达卡团队同美国波士顿儿童医院和哈佛医学院儿科神经科学家Charles Nelson取得联系。Nelson在脑成像和童年逆境研究方面经验丰富。2000年,他开启了一项追踪儿童大脑发育的研究。这些儿童在艰苦的罗马尼亚孤儿院中成长。尽管吃穿不愁,但这些儿童几乎得不到任何激励,也没有社交或精神支持。很多经历了长期的认知问题。

Nelson的研究表明,这些孤儿的大脑带有被忽视的印记。核磁共振成像显示,到8岁时,和由亲身父母抚养大的孩子相比,他们拥有较小的灰质和白质区域,而这部分大脑同注意力和语言相关。在刚会走路时便从孤儿院搬到寄养家庭的儿童则避开了一些缺陷。

参与达卡市研究的儿童经历了完全不同的成长环境。他们被通常共同生活在狭小空间里的大家庭包围。Nelson介绍说,他们“是生活在小房间里并且整天盯着白色天花板的孩子的反面”。

不过,孟加拉国的儿童的确面临着营养和卫生设施不足的问题。研究人员此前并未分析此类条件对大脑发育造成的影响。目前有一些对在贫困中长大的儿童开展的脑成像研究。不过,它们大多数关注的是高收入地区,比如美国、欧洲和澳大利亚。Nelson表示,无论那里的孩子有多贫困,大部分都能获得一些营养食品、清洁用水和卫生设备。生活在达卡贫民窟的儿童则在污水横流的开放沟渠边生活、玩耍。“全世界还有很多儿童像生活在达卡的孩子一样。”Nelson说,“但在大脑层面上我们对其一无所知。”

逆境的印记

2015年年初,Nelson团队和孟加拉国研究人员将达卡简陋的诊所改造成先进的实验室。为了利用脑电图(EEG)设备,他们不得不找到一个墙壁上没有电线且没有空调设备的房间,因为这两者都会干预设备探测大脑活动的能力。

与此同时,研究人员设立了一个针对功能性近红外光谱技术(fNIR)的房间。应用fNIR时,儿童需要戴着测量大脑血流的传感器发带。虽然该技术提供的大脑活动信息同来自功能性核磁共振成像的结果类似,但它不需要大型机器,儿童也无须保持静止不动。自上世纪90年代起,fNIR被用在婴儿中。目前,该技术在低收入国家越来越有吸引力。

研究人员还在诊所附近的医院里开展了核磁共振成像。迄今为止,他们扫描了12名2~3个月大但发育不良的婴儿。和罗马尼亚的孤儿以及发展中国家那些在贫困中成长的儿童类似,这些孩子比20名发育良好的婴儿拥有更少的灰质区域。对于这么小的孩子来说,很难区分是哪个区域受到了影响,但拥有较少的灰质同6个月大时在语言和视觉记忆测试中的较差分数存在关联。

达卡研究中的约130名儿童在36个月大时接受了fNIR测试,而研究人员在发育不良和生长于其他逆境的儿童中发现了不同模式的大脑活动。这些儿童的个子越矮,对诸如卡车等非社交性的图像和声音作出响应时的大脑活动便越多。个子比较高的儿童对诸如女性面孔等社交性的刺激物作出更多响应。

EEG在发育不良的儿童中探测到较强的脑电活动,以及一系列反映解决问题和大脑区域之间交流的脑电波。这让研究人员大吃一惊,因为在孤儿和贫困儿童中开展的研究通常发现脑电活动被抑制。这种差异可能同达卡的儿童面临的不同类型的逆境相关,包括食物不安全、感染以及母亲患抑郁症比例较高。

定义儿童大脑发育标准轨迹

此类研究面临的一个挑战是研究人员仍试图找出正常的大脑发育看上去是什么样子。达卡研究开始的几年前,一个由英国和冈比亚研究人员组成的团队对冈比亚农村地区两岁前儿童进行了EEG和fNIR测试。此次研究也得到了盖茨夫妇基金会的资助。

和达卡研究类似,科学家正在探寻大脑发育同包括营养、亲子互动在内的一系列指标存在何种关联。不过,他们还试图定义儿童大脑发育的标准轨迹。

俄勒冈健康与科学大学儿科神经科学家、盖茨夫妇基金会顾问Daniel Marks表示,基金会和美国国立卫生研究院有很大的推动力来详细阐明正常大脑发育的轨迹。“这只是问题紧迫性的一种反映。”

盖茨夫妇基金会发现和转化医学部副主任Jeff Murray介绍说,对Dhaka研究进行资助的动机在于,它将揭示预示着成年后不会拥有好结局的婴儿大脑的不同模式,并且可被用于探究哪些干预措施发挥了作用。(宗华编译)

更多阅读

《自然》网站相关报道(英文)

 
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2017/8/11 13:16:53 grdegr
儿童大脑发育的关键是生活的多样性,许多成年的问题也是由于儿童期的大脑发育不广泛造成的。
目前已有1条评论
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