《Nature Communications》：Developmental variation in basal ganglia tissue iron, neurocognitive functioning, and impulsivity is associated with substance use trajectories in youth
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神经发育模型提示多巴胺能和神经认知成熟参与青少年冒险行为，但其对人群物质使用轨迹的联合作用尚不明确。研究人员探究了基底节组织铁（多巴胺相关神经生物学的标志物）与冲动性、抑制控制之间的关系，及其与美国国家酒精与神经发育纵向研究联盟（NCANDA-A）队列中青少年
神经发育模型提示多巴胺能和神经认知成熟参与青少年冒险行为，但其对人群物质使用轨迹的联合作用尚不明确。研究人员探究了基底节组织铁（多巴胺相关神经生物学的标志物）与冲动性、抑制控制之间的关系，及其与美国国家酒精与神经发育纵向研究联盟（NCANDA-A）队列中青少年物质使用模式的相关性（N=802；年龄12–30岁；6,078次随访）。增长混合模型识别出四种轨迹：无/低使用组（30%参与者）、青少年高峰组（26%）、青少年增长组（17%）和成年增长组（26%）。物质使用、抑制控制和组织铁含量随年龄增长而增加，而冲动性则下降。更多的物质使用与较高的冲动性、较低的抑制控制和较低的组织铁含量相关，在青少年高峰组的青春早期表现尤为突出。各轨迹进一步通过冲动性和组织铁的分化成熟而区分。结果表明，组织铁和神经认知的发育变异参与青少年物质使用，凸显青春期作为风险分层和预防的敏感窗口期。
该研究发表于《Nature Communications》，旨在探究基底节组织铁含量（反映多巴胺相关神经生物学）与神经认知功能如何与青少年至成年期的物质使用轨迹相关联。
研究背景方面，非法物质使用在青少年时期急剧增加，已成为导致青少年可预防发病率和死亡率的主要原因之一，引发自杀、自伤、人际暴力和意外死亡等一系列不良后果。神经发育理论将青少年物质使用置于双系统框架内理解，即皮层下多巴胺介导的奖赏系统发育高峰与仍在成熟中的前额叶认知控制系统相互作用，使青少年处于冒险行为的高风险窗口期。然而，多巴胺神经生物学、认知控制与冲动性的发育交互如何塑造青少年物质使用，并作为神经发育标志物预测其从青春期至成年期的时间进程，此前尚不清楚。动物研究展示了多巴胺系统的动态青春期变化，但人类研究缺乏无创在体标志物，难以解析多巴胺在青少年冒险和物质使用行为中的作用。磁共振组织铁成像提供了一种可扩展的、无创的基底节多巴胺相关生理学指标，能够在儿科队列中获取。
研究人员利用NCANDA-A队列这一大型纵向高风险青少年和年轻成人样本（基线时83%为物质使用初发者），采用个体导向的纵向方法——增长混合模型，识别出四种不同的物质使用轨迹：无/低使用组（约30%）、青少年高峰组（26%）、青少年增长组（17%）和成年增长组（26%），而非假设单一的人群规范模式。
研究所用的主要关键技术方法包括：基于NCANDA-A队列的802名12–30岁参与者、共计6,078次随访的大型纵向样本（约50%基于酒精使用障碍亚临床风险招募）；采用UPPS-P冲动行为量表评估冲动性；采用奖励性反眼跳任务评估抑制控制；采用时间平均和标准化的T2*加权成像（nT2*w）获取基底节组织铁含量（nT2*w与铁含量呈负相关）；运用广义加性混合模型（GAMMs）估计各指标的非线性发育轨迹；运用增长混合模型（GMMs）识别物质使用的个体内轨迹类别。
研究结果部分：
"Substance use increases from adolescence to young adulthood across the full sample"：在全样本中，物质使用呈现非线性增长至25岁左右，随后下降。大麻使用最高，其次为酒精、尼古丁和 binge drinking。各物质的起始年龄、增长起点和速率存在差异。大麻和酒精起始较早、增长较陡，而尼古丁和binge drinking起始较晚、增长较缓。
"Impulsivity decreases from adolescence to young adulthood across the full sample"：冲动性在全样本中呈非线性下降，感觉寻求得分最高且下降起始最晚（约18岁）。各人格维度的下降时点和速率存在差异。
"Inhibitory control performance increases from adolescence to young adulthood across the full sample"：抑制控制表现呈逆S形增长，约12岁开始提升，20岁左右趋于稳定。奖励试次表现优于中性试次。
"Basal ganglia tissue iron decreases from adolescence to young adulthood across the full sample"：基底节nT2*w线性下降（即组织铁增加），伏隔核（NAcc）的铁含量最高且早期下降最陡峭（峰值变化约13岁），而尾状核下降较平缓、起始较晚。
"Increased substance use is associated with heightened impulsivity, decreased inhibitory control, and reduced basal ganglia tissue iron"：更多物质使用与更高冲动性、更低抑制控制水平和更低组织铁含量相关。冲动性与物质使用频率和多种物质使用均显著相关；抑制控制与物质使用频率和多种物质使用呈负相关但与过去30天使用量无显著关联；组织铁与物质使用频率负相关但与多种物质使用类型无显著关联。
"Characterizing within-person patterns of substance use"：增长混合模型识别出四种轨迹：低使用组（30%，近零增长至22岁）、青少年高峰组（26%，12岁起快速增加，26岁后下降至低水平）、青少年增长组（17%，16岁起线性增长）和成年增长组（26%，较慢、较晚的线性增长，23岁左右达峰）。轨迹类型与社会人口学因素无显著关联。
"Distinct developmental patterns of impulsivity across trajectory groups"：各轨迹组的冲动性均随年龄下降，但青少年高峰组早期最高，青少年增长组下降最平缓、持久偏高。年龄14岁时（物质使用起始前），青少年高峰组冲动性显著高于其他各组。
"Distinct developmental patterns of inhibitory control across trajectory groups"：各轨迹组的抑制控制 developmental patterns 在统计上无显著差异，但青少年高峰组增加较慢，青少年增长组约17岁后呈下降趋势（未达显著）。
"Distinct developmental patterns of NAcc tissue iron across trajectory groups"：NAcc组织铁在轨迹组间存在差异，青少年高峰组nT2*w最高（即铁含量最低），尤其在青春早期（年龄14岁），且该组年龄相关下降斜率最大，至成年期与其他组趋同。
讨论部分总结与结论翻译：
该研究通过整合纵向磁共振基底节组织铁 estimates、冲动性、抑制控制和物质使用评估，识别出与青少年物质使用频率和发育时间进程相关的关键生物学和认知因素。研究表明，青少年高峰组和青少年增长组在青春早期即表现出较高冲动性，青少年高峰组 additionally 显示较低组织铁，提示该神经行为特征可能反映早期物质使用的 predisposition。不同轨迹组在长期物质使用模式上的分化进一步由冲动性和组织铁的独特成熟变化所支持。这些发现提示，青春期仍在发育的脑系统中的生物学变化，包括多巴胺能和前额叶依赖性认知系统，可能促进青少年的物质使用模式。
研究结论指出：青春期以多巴胺相关系统和认知控制系统的动态成熟为标志。该研究证实，这些系统的发育变异与物质使用如何在青春期至成年期出现和展开相关。较高冲动性、较低抑制控制水平和较低多巴胺相关组织铁含量特征化了更多物质使用参与的青少年，且这些系统的成熟特征进一步区分了不同的物质使用发育轨迹。差异在青春早期即出现，早于平均物质使用起始年龄，对某些个体而言随时间趋于稳定，可能通过多巴胺系统的年龄相关成熟、冲动性的规范性下降和认知控制的改善而实现。对另一些个体，持续偏高的冲动性可能促成长期物质使用。这些发现支持这样一种神经发育模型：中脑边缘多巴胺敏感系统和认知控制系统的成熟塑造青少年物质使用的易感性，并强调青春早期作为识别和降低风险的关键窗口期——在问题性使用出现之前进行干预的重要性。
