4 小时！细颗粒物暴露竟让认知功能 “滑坡”，吸入途径还无关紧要？

在全球范围内，空气污染对人类健康危害极大，尤其是颗粒物（PM）污染。为探究短期 PM 暴露对认知功能的影响及作用途径，研究人员让 26 名成年人参与实验。结果发现，PM 暴露 4 小时后，选择性注意力和情绪表达辨别能力显著下降，且吸入途径无显著介导作用。这为空气污染与认知功能研究提供新依据。

　　在当今社会，空气质量与健康的关联备受关注。我们都知道，呼吸的空气并非总是洁净的，其中的颗粒物（Particulate Matter，PM）污染就像隐藏在身边的 “健康杀手”。全球范围内，空气污染是导致人类过早死亡的重要环境风险因素，它对心血管和呼吸系统的危害早已被熟知。近年来，越来越多研究发现，空气质量差不仅影响神经发育，还与神经退行性疾病如多发性硬化症、阿尔茨海默病、帕金森病，以及神经心理疾病的发生相关。这些疾病往往伴随着认知功能的下降，严重影响患者的生活质量。

而 PM_2.5（直径≤2.5μm 的颗粒物）更是空气污染中危害人类健康的 “主力军”。此前已有研究表明，短期暴露于 PM 空气污染可能会暂时损害多种关键认知功能，可具体的影响机制却扑朔迷离。目前存在的主要问题是，虽然知道 PM 污染对认知功能有影响，但不清楚这种影响主要是通过嗅觉途径还是肺脑途径发生的，也不确定短期暴露后认知功能的变化在多长时间会显现。为了解开这些谜团，来自英国伯明翰大学（University of Birmingham）和曼彻斯特大学（University of Manchester）的研究人员开展了一项极具意义的研究，相关成果发表在《Nature Communications》上。

研究人员为了探究短期暴露于高浓度 PM 对认知功能的影响，以及吸入途径是否会介导这种影响，采用了一系列专业且严谨的研究方法。研究对象为 26 名成年人，他们通过单盲、自身对照的实验设计，让参与者分别暴露于高浓度 PM 污染空气和清洁空气中 1 小时，同时设置正常吸入和限制鼻腔吸入（用鼻夹限制嗅觉）两种条件。在暴露前和暴露 4 小时后，参与者需完成四项认知测试，以此来评估工作记忆、选择性注意力、情绪表达辨别能力和心理运动警觉性。研究过程中，使用专业仪器对空气中的 PM_2.5、PM₁₀、二氧化碳（CO₂）和一氧化碳（CO）浓度进行实时监测。

研究结果如下：

• 认知功能：
  • 选择性注意力：通过对认知控制分数（ΔRT）的分析发现，与清洁空气暴露相比，PM 污染暴露显著降低了参与者的选择性注意力表现。在 PM 污染暴露后，参与者的认知控制分数增加，表明选择性注意力下降；而清洁空气暴露后，认知控制分数降低，选择性注意力有所提升。且吸入途径对选择性注意力表现没有显著的调节作用。
  • 情绪表达辨别：PM 污染暴露同样显著降低了参与者的情绪表达辨别能力。在清洁空气条件下，情绪表达识别性能在暴露前后虽有下降，但幅度较小；而在 PM 污染暴露后，情绪表达识别性能下降更为明显。此外，研究还发现参与者对积极情感（快乐）面孔存在普遍偏好，且反应时间更快。吸入途径对情绪表达辨别能力的变化也没有显著影响。
  • 心理运动速度和持续注意力：PM 污染暴露对简单反应时间和持续注意力指标没有显著影响，这说明之前观察到的选择性注意力和情绪表达识别能力的下降，并非是由整体认知速度的下降导致的。
  • 工作记忆：PM 污染暴露对工作记忆表现没有显著影响。不过，在 1-back 任务中，发现了吸入途径和测试时间之间的交互作用，但进一步分析表明，吸入途径并没有显著影响工作记忆在暴露前后的表现。
  
  
• 空气质量：监测数据显示，PM 污染条件下，暴露期间的 PM_2.5和 PM₁₀浓度显著高于清洁空气条件。同时，PM 污染条件下的 CO₂浓度也显著高于清洁空气条件，且正常吸入时的 CO₂浓度高于限制吸入时的浓度。
• 暴露意识：通过分析参与者对暴露条件的自我报告，发现实际暴露条件与参与者报告的暴露条件之间没有显著关联，这表明研究的盲法设计成功，排除了参与者对空气条件的意识对认知变化的影响。

在讨论部分，研究人员指出，此次研究结果与之前关于 PM 污染对执行功能影响的研究相呼应。选择性注意力的下降与先前短期 PM 暴露影响选择性注意力的研究结果一致；情绪表达辨别能力的受损也与疫苗接种研究中炎症导致情绪识别下降的结果相符，这表明 PM 污染诱导的炎症可能会导致社会认知障碍。

值得注意的是，工作记忆在短期 PM 暴露下表现出一定的抗性，这与其他认知功能的易感性有所不同，但长期暴露于高浓度颗粒物仍会对工作记忆产生负面影响。此外，阻断嗅觉途径并没有显著调节与空气污染相关的认知功能变化，这暗示了所观察到的影响可能是通过呼吸系统直接或间接介导的，但还需要进一步研究来确定。

总的来说，这项研究具有重要意义。它首次通过实验操纵 PM 空气污染的吸入途径，深入研究了其对关键认知功能的影响。研究结果表明，健康个体在暴露于高浓度 PM_2.54 小时后，高阶认知处理能力会下降，而空间工作记忆功能对短期暴露具有一定抗性。这不仅为我们理解空气污染与认知功能之间的关系提供了新的视角，也为后续研究指明了方向，如进一步探究嗅觉途径在选择性注意力中的潜在作用，以及对更易受影响的人群（如老年人）进行研究等。未来，有望基于这些研究成果，制定更有效的空气污染防控策略，保护人们的认知健康。