慢性氡暴露与儿童青少年认知控制的神经和行为指标发育改变相关联

本研究针对长期家庭氡暴露对儿童青少年认知控制神经发育的影响展开。研究人员采用脑磁图（MEG）结合Simon干扰任务，发现氡暴露可导致theta、alpha和gamma频段神经振荡活动异常，并干扰前额-顶叶网络发育轨迹。这些神经改变进一步介导了行为表现差异，为理解环境毒素对神经认知发育的影响提供了新的机制视角。

　　

氡是一种普遍存在的自然放射性气体，是全球肺癌的第二大诱因，然而其对发育中大脑的影响却很少被探讨。儿童和青少年对环境毒素特别敏感，既往研究已证实多种环境污染物（如空气污染物、重金属）与神经认知发育受损相关，包括注意力缺陷、记忆功能障碍以及焦虑抑郁风险增加。尽管氡暴露的健康影响已有一些研究，但其对高级认知功能及其神经基础的影响仍属未知。尤其值得关注的是，氡在家庭环境中可积聚到危险水平，美国环境保护署（EPA）指出，全美约十五分之一的住宅室内氡浓度超过4.0 pCi/L的行动限值。在此背景下，本研究旨在深入考察慢性家庭氡暴露如何影响儿童和青少年执行认知控制（尤其是选择性注意和冲突解决）的神经振荡动力学。

为回答上述问题，研究人员招募了59名6-14岁的健康儿童青少年，在其完成Simon任务的同时利用高密度脑磁图（MEG）记录脑活动。Simon任务要求被试忽略刺激空间位置（任务无关信息），仅对数字身份（任务相关信息）做出反应，从而测量干扰抑制能力。家庭氡暴露水平通过短期商用检测包测定，并结合儿童在现住居所的居住时长计算氡暴露指数（REI）。MEG数据经过头动矫正、信号空间分离去噪、频时转换和源成像分析，最终通过统计建模评估氡暴露与神经活动之间的关联。

本研究采用多项先进技术方法：首先利用高密度MEG系统（306个磁传感器）采集神经振荡数据，配合Simon任务范式；其次，采用信号空间分离（SSP）去除心电和眼动伪迹，使用波束成形（beamformer）进行源水平分析；此外，通过短测氡检测包测定家庭氡浓度，并结合居住史构建累积暴露指标；统计上运用全脑线性回归和中介分析，考察氡暴露、年龄及其交互作用对神经振荡干扰效应（Simon-Control）的影响。

3.1. 行为分析

12名因任务准确率低于60%的被试被排除，最终样本为47人。行为结果显示，被试在控制条件下平均准确率为95.10%，Simon条件下为83.53%，反应时分别为707.66 ms和800.81 ms。年龄主效应显著，年龄越大表现越好，但未发现氡暴露对行为的直接主效应或交互作用。

3.2. 家庭氡暴露

氡浓度范围0.3-33.3 pCi/L，平均6.28 pCi/L。结合居住时长，计算得到的氡暴露指数平均为2.38（范围0-5.94）。

3.3. 传感器水平分析

分析识别出theta（3–6 Hz）、alpha（8–12 Hz）、beta（14–18 Hz）和gamma（78-96 Hz）频段的显著振荡活动，主要位于后部梯度计。

3.4. 波束成形分析

源成像显示，各频段活动主要位于视觉皮层、顶叶和前额叶区域。通过扣除控制条件得到Simon干扰效应图，用于后续回归分析。

3.5. 氡暴露的主效应

氡暴露在theta、alpha和gamma频段均显示出主效应。theta频段中，氡暴露较高与左侧枕下回、右侧小脑和前额叶等区域Simon效应减弱相关；alpha频段中，氡暴露较高与后扣带回、颞下回及背外侧前额叶（dlPFC）多个簇的Simon效应降低相关；gamma频段中，氡暴露较高则与辅助运动区（SMA）和腹内侧前额叶（vmPFC）等区域Simon效应增强相关。

3.6. 氡与年龄的交互作用

在theta和gamma频段均发现氡暴露与年龄的显著交互作用。例如，在左颞顶联合区（TPJ），低氡暴露儿童随年龄增长Simon效应减弱，而高暴露者则增强。在左额上回（SFG）和 precuneus 等区域，氡暴露改变了gamma振荡干扰效应的发育轨迹。

3.7. 与行为的关系

中介分析表明，神经Simon效应在多个脑区（如右小脑theta、右SMA gamma）中介了氡暴露对行为（准确率、反应时）的影响。此外，氡暴露调节了年龄通过左SFG gamma活动对行为影响的间接效应。

本研究首次系统证实慢性氡暴露可改变儿童青少年认知控制网络的神经振荡发育，主要体现于theta、alpha和gamma频段的异常活动，并涉及前额叶、顶叶、小脑和运动皮层等关键区域。这些神经改变进一步介导了行为输出，表明氡暴露可能通过影响神经资源分配和补偿机制干扰高级认知功能的成熟。值得注意的是，氡暴露与年龄的交互作用凸显了发育关键期的潜在脆弱性。尽管当前样本中未直接显现行为缺陷，但神经水平的异常提示长期暴露可能导致认知储备下降，增加未来神经发育障碍风险。这些发现扩展了环境毒素对神经发育影响的认识，为公共卫生政策制定和家庭氡防护提供了重要科学依据。未来研究应结合纵向设计和多暴露评估，进一步揭示氡暴露与其他环境因素的交互效应。论文发表于《NeuroImage》。