孟德尔随机化揭示体力活动与屏幕时间通过颅内体积介导对儿童智力的因果效应

本研究通过双向孟德尔随机化(MR)分析，首次揭示中高强度体力活动(PA)可提升儿童智力(IQ)(β=0.42,p=6.26×10?3)，而休闲屏幕时间(LST)则降低IQ(β=-0.35,p=5.59×10?3)，并发现颅内体积(ICV)介导了21.69%的LST负面效应。研究为儿童认知发展的行为干预提供了遗传学证据。

　　

在数字时代浪潮中，儿童屏幕使用时间激增与体力活动不足形成鲜明对比，这两种行为模式如何影响正处于大脑发育关键期的儿童智力，成为亟待解决的科学问题。传统观察性研究难以规避混杂因素干扰，而智力(IQ)作为预测学业成就、职业表现乃至健康结局的核心指标，其可塑性影响因素亟待通过因果推断方法阐明。

为解决这一科学难题，研究人员采用孟德尔随机化(Mendelian Randomization, MR)这一利用遗传变异作为工具变量的因果推断方法，首次系统评估了中高强度体力活动(Moderate-to-Vigorous Physical Activity, PA)与休闲屏幕时间(Leisure Screen Time, LST)对儿童IQ的因果效应，并创新性地引入颅内体积(Intracranial Volume, ICV)作为潜在介导因子。该研究发表于《Developmental Cognitive Neuroscience》，通过分析来自欧洲人群的大规模GWAS(全基因组关联分析)数据，包括PA(N=703,901)、LST、ICV(ENIGMA联盟,N=12,822)和儿童IQ(CHIC联盟,N=17,989)，采用双向两样本MR框架和两步MR中介分析，结合五种统计方法(IVW、MR-Egger、加权中位数等)和多重敏感性检验，确保了结论的稳健性。

主要技术方法包括：1)基于GWAS汇总数据的双向两样本MR分析；2)以ICV为中介变量的两步MR分析；3)采用MR-PRESSO检测异常值；4)通过Cochran’s Q检验评估异质性；5)利用PhenoScanner数据库排除潜在混杂SNP。

3.1 正向孟德尔随机化
研究显示PA对儿童IQ存在显著正向因果效应(IVW β=0.42,95%CI[0.12,0.72])，而LST呈现负向效应(β=-0.35,95%CI[-0.60,-0.10])。这一结果在五种MR方法中保持一致，且通过异质性检验(p_LST=0.57)和水平多效性检验(p_LST=0.97)。

3.2 反向孟德尔随机化
反向MR分析排除了IQ对PA(β=0.03,p=0.36)或LST(β=-0.04,p=0.57)的因果影响，证实了行为-认知的单向因果关系。

3.3 两步中介孟德尔随机化
研究发现LST显著降低ICV(β=-0.23,p=3.97×10^?3)，而ICV正向预测IQ(β=0.33,p=1.36×10^?4)。中介分析揭示ICV介导了LST负面效应的21.69%(95%CI[15.25%,28.13%])，形成"屏幕时间→脑容量缩小→认知下降"的因果链。

讨论部分指出，该研究首次通过遗传工具变量确立ICV在行为-认知关系中的介导作用。PA的认知保护效应可能与促进海马体等脑区体积增加有关，而LST的负面效应可能通过减少神经发生、破坏白质完整性等机制实现。研究创新点在于：1)解决观察性研究中的反向因果问题；2)揭示ICV这一可量化神经解剖标志物的介导作用；3)为WHO屏幕时间指南提供遗传学依据。

局限性包括样本局限于欧洲血统、潜在残余混杂等。但研究仍具有重要公共卫生意义：证实调整儿童期行为模式(增加PA至WHO推荐的60分钟/天，限制LST在2小时内)可能通过促进脑发育提升认知能力，为数字时代的儿童健康管理提供科学依据。