母婴互动期间婴儿的消极情绪与出生后第一个月的新生儿边缘系统 - 前额叶连通性相关

《Biological Psychiatry: Cognitive Neuroscience and Neuroimaging》：Infant Negative Affect During Mother–Infant Interaction Is Associated with Neonatal Limbic–Prefrontal Connectivity in the First Month of Life

　　

摘要

背景

早期照护可能影响新生儿边缘系统电路的组织发育，但以微观分析编码的互动质量是否与新生儿边缘系统—前额叶连通性相关尚不明确。我们检验了母婴互动中婴儿和母亲情感与新生儿边缘系统—前额叶皮层（PFC）连通性之间的关联。

方法

产后约30天，来自巴西圣保罗健康MiNDS队列的143对母婴完成了互动视频的录制，并使用互动行为编码系统（CIB）进行编码；婴儿消极情感以互动中处于痛苦状态的时长百分比来衡量。新生儿接受了静息态功能磁共振成像（fMRI）扫描；边缘系统—PFC连通性通过杏仁核和海马种子点到感兴趣区（ROI）映射的主成分分析来量化。采用协变量校正回归检验关联。

结果

婴儿消极情感与右杏仁核—PFC（β = ?0.247，p = .003）及右海马—PFC连通性（β = ?0.202，p = .021）显著相关，均通过FDR校正并在多种分析方法中表现稳健。杏仁核关联仅限于婴儿痛苦行为，而母亲积极情感表现则显示出独立的反向关联（β = 0.202，p = .019）；其他CIB测量指标均无显著性。探索性分析表明，连通性与18–24个月女性睡眠问题相关（r = ?.324，p = .030）。

结论

早期照护的情感质量与新生儿边缘系统电路组织相关：婴儿痛苦选择性地与较弱的杏仁核—PFC连通性相关，而母亲积极情感则显示出独立的反向关联。这些发现将母婴关系确定为新生儿脑发育的一个可修饰输入因素。

引言

早期照护环境是婴儿脑发育的重要组织者^{1, 2}。在那些对产后经验最敏感的神经回路中，边缘系统—前额叶通路尤为引人关注，因为它支撑着贯穿一生的情绪调节功能，并且在焦虑、抑郁和压力相关精神病理学中被扰乱^[3]。新生儿神经影像学研究已表明，该回路在出生时已具有功能性，且其连通性随产前暴露因素的不同而有所差异^{4, 5}，这提出了一个可能性：包括母婴互动质量在内的早期产后经验，可能在电路快速组织发育期间塑造边缘系统—前额叶皮层（PFC）连通性。

新生儿静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）研究已显示出可靠的杏仁核—皮层连通性模式，这些模式在性质上类似于、尽管弱于，年长儿童和成年人中观察到的模式^{4, 6}。重要的是，这些模式在出生时并非固定不变：产前有抑郁和没有抑郁的母亲所生婴儿的边缘系统杏仁核与额叶及边缘区域的连通性存在差异^[4]，且啮齿类动物模型表明，早期母性照料可直接改变边缘系统电路的组织^[1]。Rifkin-Graboi及其同事^[7]证明，母亲敏感性在6个月时与婴儿海马体积和功能连通性相关。更广泛地说，越来越多的文献表明，婴儿杏仁核—皮层连通性模式与婴儿情感和气质反应性相关^{5, 8, 9}，这些模式受母亲情感和照护质量的影响^{9, 10}，且早期照护环境总体上塑造了婴儿脑网络的组织发育^{11, 12}。尽管杏仁核—PFC回路在一个月大时仍然不成熟，但杏仁核与前额叶的结构连接已经存在，且新生儿该通路的静息态功能连通性可被可靠检测到^{4, 5}。因此，新生儿连通性的个体差异可能反映的是早期组织过程——即后续情绪调节能力构建的初始支架——而非成熟的调节功能。然而，一个关键缺口仍然存在：尚无研究检验产后互动质量——通过逐刻情感动态的微观分析编码来评估——是否与新生儿期的边缘系统—前额叶连通性相关，而此时这些回路刚刚开始发挥作用，可能对环境输入最为敏感。

母婴互动既是了解早期社会情感功能的窗口，也是照护环境影响婴儿神经生物学的机制^{1, 13}。互动行为编码系统（CIB）^[13]是一种经过充分验证的微观分析编码方案，能够捕捉面对面互动中逐秒的情感与行为动态。使用CIB的纵向研究已将早期亲子同步性与从婴儿期到青春期的共情、情绪调节和社会能力发展联系起来^{13, 14}。在CIB的婴儿综合指标中，消极情感——以互动中婴儿表现出痛苦、烦躁或负面声音的互动时长比例来操作化定义——已与儿童期较差的情绪调节和行为问题相关^{15, 16}。此前尚无研究将新生儿脑连通性与出生第一个月内的CIB编码婴儿行为联系起来。

本研究考察了母婴互动中婴儿消极情感与同期新生儿边缘系统—PFC静息态连通性（杏仁核和海马种子点）之间的关联，年龄约为一个月。将海马纳入杏仁核一同研究，是因为它作为关键的边缘系统结构，拥有向额叶皮层投射的成熟通路，且其早期结构和连通性对环境影响敏感^[7]。我们依托于健康MiNDS（母亲对儿童神经行为发育影响研究）队列^[17]，这是巴西圣保罗的一个前瞻性出生队列，在同一产后访视中结合新生儿rs-fMRI与微观分析行为编码。由于早期照护环境塑造边缘系统电路组织^{1, 4}，且婴儿情感行为可能为早期亲子交流质量提供窗口^[13]，我们假设婴儿消极情感程度越高，新生儿边缘系统—PFC连通性将存在差异。预先设定的方向尚不确定：在痛苦过程中反复激活边缘系统—前额叶网络，可能通过活动依赖性过程强化该通路，使连通性增强；另一方面，表现出更多痛苦的婴儿可能具有较不成熟的回路组织，相应地前额叶对杏仁核反应的调节也较弱，导致连通性降低。因此我们同时检验了两种方向。我们还进一步考察了这些关联是否在全脑范围内延伸、在所有CIB指标中的特异性以及在不同分析方法中的稳健性。还有两个探索性问题值得简要说明。由于新生儿脑结构和连通性因性别而异，且杏仁核—前额叶成熟遵循性别二态性轨迹^[29]，我们检验了关联是否因婴儿性别而不同。由于这些回路不仅支持情绪加工，还支持唤醒调节^[30]，且睡眠障碍是边缘系统失调最早的行为表现之一，我们同时考察了幼儿睡眠问题与更广泛的行为结局——并且，鉴于上述性别二态性成熟，检验连通性—睡眠关联是否因性别而不同。首要的、预先设定的假设涉及婴儿消极情感与边缘系统—PFC连通性；其余分析均为探索性。

分节摘要

参与者

参与者来自健康MiNDS队列，这是一项在巴西圣保罗和瓜鲁柳斯开展的、关于母婴健康的前瞻性纵向研究^[17]。孕妇从公立产前保健诊所招募，入组时间为孕25–39周。纳入标准要求单胎妊娠、出生时胎龄≥37周，且无重大先天异常。在626名入组母亲中，303名新生儿在出生后两个月内完成了脑部MRI。

样本特征

分析样本包括143对母婴。婴儿性别大致均分（50%为男性）。母亲平均入组年龄为27.2岁。CIB互动中婴儿消极情感的中位数为总互动时长的1.4%（均值=11.3%，标准差=19.4%），反映了与大多数配对中出现地板效应一致的高度右偏分布。完整样本特征见表1。

结构MRI

新生儿皮层下脑体积未出现显著……

讨论

早期照护的质量已经在塑造新生儿脑发育。产后第一个月内，母婴互动中婴儿消极情感与较弱的右杏仁核—PFC功能连通性相关——这是迄今最早的证据，表明微观分析编码的互动质量与人类新生儿边缘系统电路组织相关。该关联经受住了七项敏感性分析的检验，且具有特异性：仅限于婴儿痛苦行为，且存在独立的反向……

致谢

本研究由美国国家精神卫生研究所（NIMH）[R01MH121070]和圣保罗研究基金会（FAPESP）资助。内容责任完全由作者承担，不一定代表资助机构的官方观点。

Jonathan Posner|Andrew M. Michael|Meredith Fay|Eyal Abraham|Ruth Feldman|Ana Carolina Coelho Milani|Ivaldo Silva|Nitamar Abdala|Célia Maria de Araújo|Marcos Roberto Fanton|Aline Lodi|Cristiane S. Duarte|Andrea Jackowski