在此类首批纵向研究之一中，南加州大学凯克医学院的科学家发现，每天接触空气污染会改变青少年的大脑发育模式。众所周知，空气污染会导致疾病，促使环境保护局 (EPA) 等管理机构强制执行排放限制。 然而，新出现的证据表明，即使是所谓的安全水平的污染也有可能增加健康问题的风险，包括大脑问题。

现在，由美国国立卫生研究院和美国环保局资助的南加州大学凯克医学院进行的一项研究表明，即使是美国环保局认为安全的某些污染物的水平也与大脑功能随时间的变化有关。

这项研究刚刚发表在《环境国际》杂志上，使用了青少年大脑认知发展 (ABCD) 研究中 9000 多名参与者的脑部扫描数据，这是有史以来规模最大的全国青少年大脑健康研究。 接触更多污染物的儿童表现出不同大脑区域之间的连接性变化。 在某些地区，他们的联系比平常更多； 在其他地区，他们的数量较少。

凯克学院神经科学博士研究生 Devyn L. Cotter 博士说：“大脑发育正常轨迹在任何方向上的偏离——无论大脑网络连接太紧密还是连接不够都可能是有害的。” 医学博士和该研究的第一作者。

大脑区域之间的交流几乎帮助我们在一天中的每时每刻进行导航，从我们获取周围环境信息的方式到我们的思考和感受。 其中许多关键联系是在 9 至 12 岁之间形成的，可以影响儿童是否经历正常或非典型的认知和情感发展。

“尽管美国各地的空气质量按照 EPA 标准‘安全’，但在这一关键时期却导致了大脑网络的变化，这可能反映了晚年认知和情感问题风险增加的早期生物标志物，”梅根·M·赫廷博士是凯克医学院人口与公共卫生科学副教授，也是该研究的资深作者。

大脑连接的变化

为了探索空气污染和大脑发育之间的联系，Herting、Cotter 和他们的同事分析了 ABCD 研究中 9497 名参与者的功能性 MRI 扫描。

研究人员收集了 9 至 10 岁儿童的基线脑部扫描，并在两年后收集了一部分儿童的后续扫描，使研究人员能够观察大脑连接如何随时间变化。 他们特别分析了显著性、额顶叶和默认模式的大脑网络，以及杏仁核和海马体——已知参与情感、学习、记忆和其他复杂功能的大脑关键区域。

接下来，研究人员利用 EPA 和其他数据绘制了每个孩子住所的空气质量图，包括细颗粒物 (PM2.5)、二氧化氮 (NO2) 和地面臭氧 (O3) 的水平。 然后，他们使用先进的统计工具来研究空气污染水平与大脑连接随时间变化的关系。 换句话说：当年轻人接触更多污染时，他们的大脑发育是否会有所不同？

更多地接触 PM2.5 与区域之间功能连通性的相对增加有关，而更多地接触 NO2 则预示着连通性的相对下降。 暴露于较高水平的氧气与大脑皮层内的连接较多有关，但皮层与其他区域（例如杏仁核和海马体）之间的连接较少。

为了排除可能解释大脑发育差异的其他因素，研究人员控制了性别、种族/民族、父母教育水平、家庭收入、城市与农村位置以及季节性，因为空气污染在冬季和夏季各有不同。

收紧空气质量规则

这些发现可能会促使监管机构在制定或调整空气质量建议时，除了肺和心脏代谢健康之外，还要考虑大脑健康。 虽然 EPA 今年早些时候提议加强 PM2.5 标准，但年度 NO2 指南自 1971 年首次制定以来一直没有改变。

“平均而言，美国的空气污染水平相当低，但我们仍然看到对大脑的重大影响，”科特说。 “政策制定者在考虑是否收紧现行标准时应该考虑到这一点。”

科特、赫廷和他们的同事旨在更仔细地研究污染物的化学组成，以确定它们如何以及为何对大脑造成伤害，这可能有助于进一步完善监管。 他们还计划继续使用 ABCD 研究的数据来分析大脑随时间的健康状况。

“从长远来看，这是否会导致青春期中后期的精神病理学风险持续上升？ 这如何影响人们的心理健康轨迹？” 赫廷说道。