青少年饮食模式与睡眠障碍及心理健康关联的数据驱动研究

本研究针对青少年饮食、睡眠与心理健康的多维交互作用，采用数据驱动方法构建Sleep-Mental Health-Eating Index，基于ABCD队列11,000名9-10岁儿童数据，通过SHAP分析揭示全谷物、绿叶蔬菜等健康饮食降低睡眠障碍(DIMS)及内化症状，而快餐、甜点加剧症状。饮食因素解释2.24% DIMS变异，中介效应达3.2%-7.0%，为青少年健康干预提供新靶点。

　　

研究背景
青春期是身心发展的关键阶段，但全球约20%青少年存在心理健康问题，而睡眠障碍与饮食紊乱常与之交织。现有研究多聚焦单一因素，缺乏对“饮食-睡眠-心理”三元动态关系的系统解析。更棘手的是，传统统计方法难以捕捉复杂非线性关联，且青少年群体的特异性数据匮乏。美国ABCD研究团队意识到，破解这一“三角谜题”需融合大数据与可解释人工智能(XAI)技术。

方法与技术
研究团队利用ABCD纵向队列(基线至Year2随访)，纳入11,000名9-10岁儿童，通过儿童营养评估(CNA)采集Year1饮食数据，结合年度睡眠障碍(DIMS)及心理健康评估。采用Shapley Additive Explanations(SHAP)算法构建Sleep-Mental Health-Eating Index，并运用线性混合效应模型检验中介作用。

研究结果

XAI识别关键正负向食物类别
SHAP分析锁定6类食物：全谷物、绿叶蔬菜、浆果与较低DIMS评分相关(β=-0.12至-0.08)，而甜糕点、快餐、奶油制品则显著升高症状(β=0.15-0.21)。值得注意的是，饮食因素对DIMS变异的解释力(2.24%)超人口学因素(1.21%)。

饮食中介双向作用
基线DIMS通过饮食指数负向预测Year2内化症状(β=-0.027, 95% CI: -0.035至-0.019)，反之亦然。中介效应在DIMS-内化症状路径中占比最高达7.0%，提示饮食是双向关联的核心枢纽。

外化行为的特殊性
与内化症状不同，外化行为主要受人口学因素驱动(解释度3.84%)，饮食贡献仅1.03%，反映攻击性、冲动性行为可能更受社会环境调控。

结论与意义
该研究首次通过数据驱动方法量化饮食在青少年睡眠-心理健康网络中的中介权重，揭示全谷物等食物的保护性作用具有剂量依赖性。成果发表于《Sleep Health》为三大实践提供依据：

1. 精准干预：针对DIMS高风险的青少年，优先调整快餐/甜食摄入；
2. 时机选择：Year1饮食数据可预测Year2症状进展，提示早期筛查价值；
3. 技术革新：SHAP模型超越传统回归，识别出黄油奶油等非传统风险因子。

局限性在于饮食数据仅来自单一时点，未来需结合实时监测技术。但毫无疑问，这项研究为理解“肠-脑-睡眠”轴提供了青少年专属的科学拼图。