持续母乳喂养与儿童晚期至青春期早期脑结构和认知的关联研究:一项基于 ABCD 队列的纵向分析

【字体: 时间:2025年05月18日 来源:Pediatric Research 3.1

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  推荐 为明确母乳喂养对青春期神经认知的影响,研究人员基于 ABCD 队列(基线),探究母乳喂养时长与皮层厚度、表面积、髓鞘化及流体认知(Fluid Cognition)的关联。发现长时母乳喂养与多脑区结构正相关,且表面积介导认知效应,为延长母乳喂养提供科学依据。

  

论文解读


研究背景与科学问题


大脑发育在生命早期最为活跃,而青春期作为脑结构重塑和心理健康风险升高的关键阶段,母乳喂养对其长期影响尚未明确。尽管已有研究表明母乳喂养对婴幼儿神经认知有益,但多数研究局限于儿童早期或采用横断面设计,且存在结论不一致的问题。例如,部分研究发现母乳喂养与皮层厚度、表面积正相关,另一些研究则因样本差异或指标选择(如全脑平均 vs 区域特异性分析)未观察到显著关联。此外,皮层髓鞘化作为神经传导效率的关键指标,其与母乳喂养及皮层结构的关系仍不清晰。因此,解析母乳喂养时长在青春期脑发育中的纵向效应,对优化早期营养策略、降低神经精神疾病风险具有重要科学意义。

为填补这一空白,美国洛杉矶儿童医院(Children’s Hospital Los Angeles)等机构的研究团队,基于 Adolescent Brain Cognitive Development(ABCD)研究的大规模队列数据,开展了一项为期 2 年的纵向研究,旨在明确母乳喂养时长与青春期脑结构(皮层厚度、表面积、髓鞘化)及流体认知(Fluid Cognition,反映执行功能的核心指标)的动态关联,并探索其潜在神经机制。该研究成果发表于《Pediatric Research》,为母乳喂养的长期神经保护作用提供了新证据。

关键技术方法


  1. 样本队列:纳入 ABCD 研究中基线年龄 9-10 岁(n=5098,49% 女性)、随访年龄 11-12 岁(n=3810)的美国儿童样本,排除标准包括非生母报告喂养史、有兄弟姐妹等。
  2. 影像采集与分析:使用 3T MRI 扫描获取 T1 加权和 T2 加权图像,基于 Destrieux 图谱分割 148 个脑区,计算皮层厚度(Cortical Thickness)、表面积(Surface Area)和皮层髓鞘化(通过 T1w/T2w 信号强度比估计)。采用 LongCombat 技术校正扫描仪差异及混杂因素(年龄、教育水平、早产史等)。
  3. 认知评估:通过 NIH Toolbox 认知电池测试流体认知,包含 Flanker 抑制控制、图片序列记忆和模式比较处理速度任务,合成标准化复合评分。
  4. 统计模型:构建线性混合效应模型(LME)分析母乳喂养时长(从未、1-6 个月、7-12 个月、>12 个月)与脑结构 / 认知的主效应及年龄交互效应,并通过平行中介分析(Parallel Mediation Analysis)检验皮层特征对母乳喂养 - 认知关联的中介作用。

研究结果


1. 母乳喂养时长与皮层结构的剂量依赖性关联

  • 皮层厚度:在 31 个脑区(如顶叶中央后回、楔叶、舌回等)中,母乳喂养时长与皮层厚度呈显著正相关(平均β=0.006 mm,+0.26%),主要集中于枕叶、顶叶和颞叶的感觉运动及内省认知相关区域。
  • 皮层表面积:45 个脑区(包括前额叶、顶叶上小叶、枕叶距状沟等)的表面积随母乳喂养时长增加而扩大(平均β=9.10 mm2,+0.63%),覆盖前额叶执行功能网络和后顶叶 - 枕叶感知整合网络。
  • 皮层髓鞘化:在左侧枕下回、右侧顶上小叶等 4 个脑区,母乳喂养时长与基线髓鞘化水平正相关;另有 12 个后脑区(如枕叶横沟)显示母乳喂养时长与随访期髓鞘化增长速率正相关,提示髓鞘化进程受母乳喂养长期调控。

2. 母乳喂养对流体认知的持续促进作用

流体认知复合评分随母乳喂养时长增加呈显著上升趋势(β=0.06p<0.001),且该效应在 2 年随访期内保持稳定,未观察到母乳喂养与年龄的交互作用,表明其神经认知益处不随时间衰减。

3. 皮层表面积介导母乳喂养对流体认知的影响

平行中介分析显示,皮层表面积复合指标对母乳喂养 - 流体认知关联的间接效应占总效应的约 36%(β=0.008,95% CI=0.005-0.012),而皮层厚度的中介效应较弱。前额叶相关脑区的表面积扩张可能是执行功能提升的关键神经基础。

研究结论与意义


本研究首次在大规模青少年队列中证实,母乳喂养时长与皮层结构(厚度、表面积)及髓鞘化呈剂量依赖性正相关,且这些结构变化部分介导了对流体认知的促进作用。关键发现包括:

  1. 神经结构可塑性:长时母乳喂养可增强后脑区(枕叶、顶叶)的皮层完整性和前额叶网络连接潜力,可能通过母乳中神经营养因子(如乳铁蛋白、胆碱、脂肪酸)促进突触发生和胶质细胞生成。
  2. 认知保护机制:皮层表面积作为皮层 - 皮层突触密度的标志,其扩张可能优化信息整合效率,解释了母乳喂养对执行功能的长期益处,这与前额叶在高级认知中的核心作用一致。
  3. 青春期脑健康:在突触修剪和髓鞘化活跃的青春期,母乳喂养诱导的皮层结构优势可能缓冲年龄相关认知衰退,降低精神疾病风险,为 “生命早期营养 - 脑健康轨迹” 理论提供实证支持。

研究局限性包括回顾性喂养史报告偏倚、缺乏母乳成分分析及对混合喂养模式的区分。未来需进一步解析母乳活性成分的神经机制,验证不同社会经济背景下的效应异质性,并探索延长母乳喂养对成年期脑健康的潜在影响。本研究为世界卫生组织(WHO)推荐母乳喂养至 2 岁提供了新的神经科学依据,对公共卫生政策制定和早期育儿实践具有重要指导意义。

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