围产期因素与青少年大脑发育的神经影像学变化

《JAMA Network Open》：Perinatal Factors and Neuroimaging Changes for Brain Maturation Among Adolescents

　　

要点

问题? 通过新的条件性纵向模型量化的脑发育轨迹差异，是否与围产期因素及青春期的心理健康状况有关？

研究结果? 在这项针对10?830名基线组受试者和7262名随访组受试者的队列研究中，这些受试者均参与了“青少年大脑认知发展”研究，该研究收集了他们的神经影像数据。条件性纵向标准模型显示，青春期脑发育轨迹与出生体重以及心理健康的纵向变化存在关联。

意义? 研究结果表明，条件性纵向模型能够检测到个体间脑发育的差异，而这些差异又与围产期因素以及心理病理状态的同步变化相关。

摘要

重要性? 个体的脑发育存在差异，尤其是在青春期这样的快速发展阶段。直接评估脑发育轨迹的差异有助于发现那些偏离正常模式的状况。

研究目的? 探讨脑容积的纵向变化与出生体重、妊娠年龄以及心理病理状态的纵向变化之间的关联。

研究设计、背景及参与者? 在这项队列研究中，研究人员基于“青少年大脑认知发展”研究的前两次神经影像数据采集时间点（基线期：2016-2018年；随访期：2019-2021年），建立了脑容积的横断面和纵向标准模型。该研究是一项在美国21个地点开展的社区基线纵向队列研究。纵向模型根据受试者的基线测量值，预测其随访时的脑容积，因此属于条件性纵向模型。研究通过人口统计学特征匹配的样本子集来拟合这些模型。“青少年大脑认知发展”研究的参与者是从美国各学校系统中招募的，排除标准包括那些可能影响研究流程的严重疾病。在本分析中，还根据影像质量指标和缺失数据进一步筛选了样本。数据分析工作在2024年5月至2025年8月期间完成。

暴露因素? 出生体重和妊娠年龄来自父母填写的问卷调查。一般心理病理状态及各项子因子得分则是通过双因子模型计算得出的。

主要结果及测量指标? 不同时间点（基线期和随访期）的脑容积及其变化情况。研究使用横断面和纵向百分位数来量化脑容积的偏差程度。

研究结果? 研究对象包括10?830名在基线期有神经影像数据记录的“青少年大脑认知发展”研究参与者（平均年龄[标准差]为9.9[0.62]岁；男性5609名，占比51.8%），以及7262名在随访期有数据记录的参与者（平均年龄[标准差]为12.0[0.65]岁；男性3875名，占比53.4%）。纵向百分位数能够灵敏地反映个体脑容积的特定变化。较低出生体重与较低的纵向百分位数相关，表明这些个体的脑容积随时间下降幅度更大（涉及27个脑区，β值范围为0.030-0.083）。较低的纵向百分位数也与心理病理症状的加重相关，说明脑容积的下降与心理病理评分的上升存在关联（涉及37个脑区，β值范围为-0.061至-0.031）。而无论使用横断面百分位数作为参照，心理病理状态的变化都与各时间点的脑容积无关。

结论及应用价值? 在这项队列研究中，条件性纵向模型能够捕捉到个体脑发育轨迹相对于预期增长轨迹的偏差，从而提供超出单纯生长曲线位置的信息，帮助更准确地了解脑发育的差异。研究发现了个体发育轨迹偏差、出生体重以及经纵向评估的心理健康症状之间的显著关联。条件性纵向模型在精神病学神经科学领域具有广泛应用前景，可应用于从发育研究到衰老研究的诸多方面。