屏幕时间通过大脑结构影响注意缺陷多动障碍症状发展的神经机制研究

《Translational Psychiatry》：Association of screen time with attention-deficit/hyperactivity disorder symptoms and their development: the mediating role of brain structure

本研究针对屏幕时间与注意缺陷多头动障碍（ADHD）症状发展及其神经机制不明确的问题，通过对美国青少年脑认知发展（ABCD）队列10,116名基线儿童和7,880名两年随访儿童的数据分析，发现屏幕时间与ADHD症状加重（β=0.032,p=0.001）及右侧颞极、左额上回等脑区皮质厚度减少显著相关，并首次证实总皮质体积在屏幕时间与ADHD症状间起部分中介作用（β=0.001,p=0.023），为制定青少年屏幕使用指南提供了神经科学依据。

　　

在数字化浪潮席卷全球的今天，青少年屏幕使用时间呈现爆发式增长，特别是在COVID-19大流行之后，这一趋势更加明显。随着智能手机、平板电脑等电子设备的普及，孩子们花在屏幕前的时间越来越长，这不仅仅改变了他们的生活方式，更对身心健康产生了深远影响。值得注意的是，青春期是大脑发育的关键时期，这个阶段的环境因素可能对神经发育产生持久影响。然而，屏幕时间与注意缺陷多动障碍（ADHD）症状之间的关联机制，特别是大脑结构在这一关系中扮演的角色，至今仍不明确。

以往的研究虽然发现屏幕时间与ADHD症状严重程度存在正相关，但这些研究大多停留在横断面分析层面，且效应值较小，临床意义存在争议。同时，关于屏幕时间与大脑结构关联的研究结果也不一致，有些研究发现屏幕时间与特定脑区体积变化相关，而大样本研究却未发现显著关联。这种不确定性使得我们难以真正理解屏幕时间影响ADHD症状的生物学基础。

为了解决这一科学问题，日本福井大学儿童心理发展研究中心的Shou Qiulu、Masatoshi Yamashita和Yoshifumi Mizuno教授团队开展了一项大规模纵向研究。他们利用美国青少年脑认知发展（ABCD）研究数据库，对超过万名9-10岁儿童进行了为期两年的跟踪观察，旨在揭示屏幕时间、ADHD症状和大脑结构三者之间的复杂关系。该研究最近发表在《Translational Psychiatry》杂志上。

研究人员主要采用了几个关键技术方法：利用ABCD研究队列的大规模纵向数据（基线10,116人，两年随访7,880人）；通过线性混合效应模型分析屏幕时间与ADHD症状及脑结构的关联；使用残差变化回归模型评估屏幕时间与ADHD症状和脑结构发展的关系；采用基于偏差校正Bootstrap法（10,000次抽样）的中介分析探究脑结构的中介作用。

Association between screen time and ADHD symptoms

研究首先分析了屏幕时间与ADHD症状的关系。结果显示，在基线时，屏幕时间与ADHD症状呈显著正相关（β=0.109，p<0.001），表明屏幕时间越长，ADHD症状越严重。更重要的是，在两年随访中，即使在控制了基线ADHD症状后，屏幕时间仍然能显著预测ADHD症状的发展（β=0.032，p=0.001）。这一发现表明屏幕时间不仅是与ADHD症状相关，还可能影响症状的长期发展轨迹。

Association between screen time and brain structure

在研究屏幕时间与大脑结构的关系时，团队有了重要发现。基线分析显示，屏幕时间与右侧壳核体积（β=-0.036，FDR校正p=0.005）和总皮质体积（β=-0.015，p=0.003）呈负相关。更为重要的是，纵向分析发现屏幕时间与特定脑区皮质厚度的发展显著相关：右侧颞极（β=-0.038，FDR校正p=0.021）、左额上回（β=-0.028，FDR校正p=0.021）和左喙中额回（β=-0.030，FDR校正p=0.021）的皮质厚度发展较慢。这些脑区与工作记忆、语言处理和注意力等认知功能密切相关。

Mediating effect of brain structure on the relationship between screen time and ADHD symptoms

研究最关键的发现来自中介分析。横断面分析显示，总皮质体积在屏幕时间与ADHD症状之间起部分中介作用（间接效应β=0.001，p=0.023），这意味着屏幕时间可能通过影响皮质体积进而影响ADHD症状。然而，右侧壳核体积未显示显著的中介效应。在纵向分析中，虽然屏幕时间与特定脑区皮质厚度发展相关，但这些脑区的发展并未在屏幕时间与ADHD症状发展关系中起中介作用。

研究的讨论部分强调了这些发现的重要意义。屏幕时间与ADHD症状发展的正向关联支持了先前研究的结论，但本研究通过纵向设计提供了更可靠的证据。大脑结构方面的发现尤为引人注目：右侧壳核作为奖赏处理的关键脑区，其体积与屏幕时间的关联可能解释了为什么过度屏幕使用会强化即时奖励偏好；而额叶和颞叶区域厚度发展的关联则表明屏幕时间可能影响认知控制相关脑区的发育。

最重要的是，总皮质体积的中介作用为理解屏幕时间影响ADHD症状的神经机制提供了直接证据。这与ADHD的皮质成熟延迟理论相吻合，即屏幕时间可能通过延缓大脑发育进程而加剧ADHD症状。然而，研究者也指出，由于中介效应仅在横断面分析中显著，且效应值较小，屏幕时间对ADHD症状的临床影响可能有限，这一发现需要谨慎解读。

该研究的局限性包括未能建立因果关系，以及仅考察了脑体积和皮质厚度，而未涉及功能连接和微观结构特征。未来研究需要结合多模态脑成像技术，进一步探索屏幕时间影响ADHD症状的完整神经通路。

这项研究首次从发育角度系统揭示了屏幕时间、ADHD症状和大脑结构三者的关系，为理解数字环境对儿童神经行为发展的影响提供了重要科学依据。研究结果提示，制定科学的屏幕使用指南对促进儿童脑健康发育具有重要意义，也为ADHD的早期预防和干预提供了新的思路。