暴露组与青少年大脑发育：探索神经可塑性机制及其对精神健康的影响

本期推荐研究探讨暴露组（exposome）对青少年神经可塑性的影响机制。为解决青春期精神疾病高发问题，研究人员通过三重暴露组框架（内部、外部及环境因素）分析环境暴露与神经可塑性的关联，发现青少年期暴露组扩展会显著影响经验依赖性神经可塑性。该研究为通过多组学与多模态磁共振技术促进青少年脑健康提供新方向。

　　

青春期作为精神疾病发生的关键时期，其背后机制一直备受关注。近年来，科学家逐渐认识到环境暴露对大脑发育的深远影响，但环境因素如何通过神经可塑性机制影响青少年脑健康仍不明确。在这一背景下，暴露组（exposome）——即个体一生中环境暴露的总和——为理解这一问题提供了新框架。研究表明，暴露组不仅能解释部分精神疾病的发病机制，还可能通过调控神经可塑性过程影响大脑发育轨迹。

为了深入探究暴露组与神经可塑性的关系，研究人员采用了多学科交叉的研究方法。通过整合三重暴露组分类框架（内部因素、外部因素及环境因素），结合纵向队列研究中的多模态磁共振技术（包括磁共振波谱分析），评估了兴奋性/抑制性（E/I）平衡与髓鞘含量变化。此外，研究还结合死后组织分析与多组学数据（如表观基因组学、蛋白质组学和代谢组学），并利用药物干预与训练范式探讨脑源性神经营养因子（BDNF）表达及学习能力的调控机制。

研究结果主要从以下几个方面展开：

暴露组框架与神经可塑性机制

研究发现，暴露组可分为内部因素（如内分泌、表观遗传和免疫过程）、外部因素（如空气污染、饮食、药物和社会媒体使用）以及环境因素（如气候、地理位置和邻里环境）。这一分类框架有助于揭示不同环境暴露对神经表型的特异性影响。例如，贫困与失业率较高的邻里环境与较差的神经认知表现、较小的皮质表面积以及白质微结构异常相关。

发育阶段对暴露组与神经可塑性的约束

暴露组的作用受发育阶段制约。婴幼儿期暴露主要限于照护环境， neglect（忽视）或 deprivation（剥夺）可能导致特定功能（如语言）永久丧失。随着儿童进入青少年期，暴露组扩展至同伴、邻居和网络社区等因素，使经验依赖性神经可塑性机制产生放大效应——既可能促进认知与情感 enrichment（丰富化），也可能导致 harm（危害）。

神经可塑性的多层次与多过程特征

神经可塑性涉及从亚细胞到全脑的多层次变化，且不同发育阶段的主导过程不同。早期大脑发育以突触发生（synaptogenesis）和突触修剪（synaptic pruning）为特征，而出生后经验依赖性可塑性主要表现为胶质细胞生成（gliogenesis）和髓鞘形成（myelination）。此外，早期神经传递以兴奋性为主，抑制性GABA能投射的成熟则持续至青春期结束，调控临界期可塑性（critical period plasticity）的启停。

研究结论表明，暴露组通过调节神经可塑性机制显著影响青少年脑发育与精神健康。青少年期暴露组的扩展使环境因素对经验依赖性可塑性的作用尤为突出。多学科方法（如多模态MR与多组学整合）为揭示暴露组与神经可塑性的因果关系提供了新途径。未来研究可通过干预BDNF表达或设计训练范式增强学习能力，进一步推动暴露组神经科学的发展，为促进青少年脑健康与福祉提供理论与实践依据。

该研究发表于《Neuropsychopharmacology》，不仅深化了对环境暴露与神经可塑性关系的理解，也为青春期精神疾病的预防与干预提供了重要启示。通过揭示暴露组对大脑发育的多层次影响，本研究为制定针对性的青少年健康政策与临床实践提供了科学依据。