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这篇综述聚焦多巴胺基因复合评分与环境的交互作用对儿童和青少年执行功能(EF)的影响。通过对 10 项研究的分析,发现 55% 的交互作用显著,且多巴胺可用性低的个体受环境影响更大。该研究为理解身心健康问题发展路径提供依据。
引言
执行功能(EF)是在认知、情感或动机要求较高的情境下,执行目标导向行为所必需的一系列高级神经认知过程。儿童和青少年时期的 EF 困难,是心理病理学、社会心理功能以及整个生命周期适应情况的跨诊断指标,与内化和外化问题、社会能力、学习成绩、受教育程度等都有关系。理解影响 EF 发展的因素至关重要,其发展由遗传和环境因素共同驱动。
EF 的发展与前额叶皮层(PFC)的发育密切相关。PFC 的发育轨迹漫长,经历突触发生、修剪和髓鞘形成等阶段,在此期间,经验对 PFC 和 EF 的发展有直接影响 。成年期 EF 模型主要包含抑制控制、认知灵活性、工作记忆三个相互关联的结构,以及一个更高阶的潜在因素 “共同 EF”;EF 还包括计划等高级认知过程。在儿童早期(≤5 岁),抑制控制、认知灵活性和工作记忆可由单因素模型解释;在童年中期和青少年时期(>6 岁),则分别支持两因素和三因素模型 。此外,还有与认知要求情境下的 EF 不同的自我控制维度,它涉及腹侧和内侧 PFC,与行为和情感问题相关性更强。
EF 在儿童和青少年时期具有遗传性。双胞胎研究显示,共同 EF 的遗传率≥99%,而个体结构(如工作记忆)的遗传率在 9% - 69% 之间,多数研究报告其遗传率为中度或高度(>30%)。研究 EF 遗传基础时,多关注与多巴胺可用性相关的基因,因为多巴胺参与注意力、奖励和动机过程。中脑皮质和中脑边缘两条多巴胺通路与 EF 相关,它们从胚胎期开始发育,至成年早期成熟,这期间易受产前和产后环境因素影响 。中脑皮质通路多巴胺可用性降低与较差的 EF 相关,中脑边缘通路多巴胺可用性降低与注意力不集中、对刺激的反应和调节能力差有关 。多巴胺可用性降低还可能使人对环境更敏感,不同个体在不同环境中的表现不同。研究多巴胺基因与环境交互作用(G×E)对 EF 的影响时,主要关注影响多巴胺代谢、摄取和再摄取的基因 。
研究环境对 EF 的影响主要集中在父母、同伴和早期逆境方面。父母行为对儿童 EF 发展很重要,分为认知导向和社会情感导向两类行为。前者如支架式教学、认知刺激,后者包括反应性、温暖、纪律控制等。多项元分析表明,积极的父母行为与儿童更好的 EF 相关,但部分研究未控制父母的 EF 或基因。此外,动物研究也证实父母行为与 EF 相关的多巴胺通路变化有关 。
随着孩子上学,同伴在其 EF 发展中作用渐显。积极的同伴关系与 EF 发展正相关,消极关系则相反,且这种关联是双向的。同伴对青少年自我控制发展影响尤其显著,青少年在同伴在场时决策更冒险,自我控制任务表现更差,这可能与青春期多巴胺系统变化有关 。
早期逆境包括围产期和儿童期的不良经历。围产期如母亲孕期压力、物质使用、毒素暴露、妊娠和分娩并发症等,儿童期如低社会经济地位、受威胁或剥夺、机构照料、家庭功能障碍等,都与儿童 EF 较差有关。虽然人类研究难以确定早期逆境与 EF 的因果关系,但动物实验支持二者关联,且这些逆境会影响多巴胺通路的发育 。
环境因素可与遗传相互作用,影响儿童神经心理结果。此前研究多采用单候选基因方法研究 G×E 对儿童 EF 的影响,但因统计效力低,假阳性率高。目前常用多基因评分和多位点评分等综合测量方法,它们能解释更多结果变异,有望帮助理解多巴胺 G×E 对儿童和青少年 EF 发展的作用 。本综述旨在系统综合和评估使用多巴胺基因复合评分(包含两个或更多多巴胺系统相关基因)研究 G×E 对 2 - 19 岁儿童和青少年 EF 影响的研究,并提出未来研究方向 。
方法
本综述遵循 PRISMA 指南进行系统综述和元分析,并在国际前瞻性系统评价注册平台 PROSPERO 网络预注册(注册号:CRD42019147088)。
纳入研究的特征
本综述共纳入 10 项研究。个体研究样本量在 85 - 1586 之间(中位数 = 316),总参与者达 4697 人。研究对象涵盖早期童年(<6 岁)、童年中期(6 - 11 岁)和青少年(≥12 岁)。研究设计包括观察性研究、病例对照研究和实验,多数为横断面研究。
讨论
本系统综述旨在综合评估多巴胺基因复合评分与环境交互作用对儿童和青少年 EF 的影响。纳入的 10 项研究(N = 4697)共测试 29 个交互作用,其中 16 个(55%)具有统计学意义。多数显著交互作用中,环境因素与 EF 的关联在多巴胺可用性降低遗传风险较高的儿童和青少年中更强。
结论
本综述系统评估了多巴胺基因复合评分与环境交互作用对儿童和青少年 EF 的影响。p 曲线分析表明,29 个交互作用中的 16 个(55%)具有证据价值,不太可能是 p 值操纵的结果。总体而言,多巴胺可用性遗传风险较高的儿童和青少年,环境因素与执行功能的关联更强。这一发现为理解身心健康问题的发展途径提供了潜在依据,也对未来研究多巴胺基因与环境交互作用及 EF 发展的生物心理社会机制提出了新问题。