综述：环境暴露与脑健康：理解神经生物学影响的综合框架

《Neuroscience & Biobehavioral Reviews》：Bridging Environmental Exposures and Brain Health with an Integrative Framework for Understanding Neurobiological Impacts

本综述系统阐述了物理、化学及心理社会因素等环境暴露（Environmental Exposures）通过共同生物学通路影响脑健康的机制，重点分析了其对精神健康和神经系统疾病的具体影响及神经生物学基础。文章创新性地提出了一个整合多模态环境脑数据的高级计算神经科学方法框架，旨在提升暴露评估准确性，促进纵向研究，并解析环境、遗传与影像因素的交互作用。最终为将环境健康考量纳入降低脑健康风险的有效干预措施提供了全面的公共卫生政策视角。

　　

环境暴露分类

环境暴露与脑健康之间复杂的相互作用通过物理、化学和心理社会途径共同影响着人类大脑健康。就物理暴露而言，长期接触空气中的污染物，如细颗粒物（PM_2.5），显示出显著的神经毒性效应。研究表明，这会导致儿童前额叶皮层厚度减少和海马体体积缩小，并与可测量的认知缺陷（包括智商下降）相关。

环境暴露影响脑健康的共同生物学通路

多种环境暴露因素通过共享的生物学通路影响大脑。其中，氧化应激和神经炎症是关键机制。暴露于空气污染物或某些化学毒素可引发大脑中的炎症反应，导致小胶质细胞激活和促炎细胞因子释放，进而损害神经元并影响突触可塑性。下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴失调是心理社会应激源影响脑健康的核心通路。慢性应激导致皮质醇水平升高，可加剧环境毒素（如铅）的神经毒性作用。表观遗传修饰，如DNA甲基化，也在基因-环境相互作用中扮演重要角色，环境因素可能通过改变基因表达而影响个体对脑部疾病的易感性。

环境暴露对精神健康和神经系统疾病的影响

环境暴露对精神健康（如抑郁、焦虑）和神经系统疾病（如认知衰退、神经退行性疾病）具有显著影响。证据表明，接触高浓度PM_2.5与认知功能加速下降和阿尔茨海默病病理特征增加的风险有关。心理社会应激源，特别是在生命早期，会显著增加日后出现情绪障碍的风险，这与大脑边缘系统（如杏仁核）反应过度和前额叶皮层调节功能减弱有关。值得注意的是，多种暴露因素经常产生协同效应，例如，高污染与慢性压力共同作用，对白质完整性的损害比单一风险因素更为严重。

综合分析框架与先进方法

为应对研究复杂环境暴露的挑战，本文提出了一个整合先进计算神经科学策略的分析框架。该框架包含数据收集和分析模块。数据收集模块旨在通过多中心协作和标准化方案，提高暴露评估的准确性，并促进涵盖整个生命周期的纵向研究，以揭示独特的易感性模式。分析模块则利用多模态数据融合、机器学习等技术，来剖析环境、遗传（如5-羟色胺转运体基因多态性）和神经影像因素之间关于脑健康的联合交互作用。这种方法有助于超越单一暴露研究的局限性，更全面地理解影响脑健康的复杂网络。

结论

现有证据表明，空气污染、神经毒性物质和心理社会压力等环境暴露，在整个生命周期中对精神和神经健康产生显著影响，导致认知衰退和各种障碍。由于社会经济因素的叠加风险，脆弱人群受到的影响尤为严重。研究方法的进步正在加深我们对这些复杂相互作用的理解。未来的努力应优先开展大规模、多中心的前瞻性研究，整合多组学数据和先进的建模技术，以阐明因果路径。公共政策必须采取整体性策略，将环境健康考虑纳入城市规划、住房和公共卫生干预措施，特别关注保护弱势群体，这对于减轻全球脑健康风险至关重要。