兒童期是大腦處于快速發(fā)育的關鍵敏感期，兒童腦智發(fā)育尤其容易受到來自家庭和社會環(huán)境因素影響。其中，社會經(jīng)濟地位(socioeconomic status, SES)及所伴隨的壓力因素會對兒童學業(yè)成績、認知與學習能力和身心健康產(chǎn)生深遠的影響，這種影響可持續(xù)到成年期，甚至影響畢生發(fā)展。為此，解析社會經(jīng)濟地位如何影響和塑造兒童青少年腦智發(fā)育已成為國際上研究熱點。
結(jié)合神經(jīng)心理、生理心理、靜息態(tài)和情感認知任務下功能性磁共振成像（fMRI）技術方法，北師大認知神經(jīng)科學與學習國家重點實驗室暨IDG/McGovern腦科學研究院秦紹正課題組揭示了社會經(jīng)濟地位通過壓力激素皮質(zhì)醇介導兒童大腦情感環(huán)路的作用途徑。該研究成果于2021年2月11日在Biological Psychiatry在線發(fā)表。
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近年來，國際上諸多研究發(fā)現(xiàn)社會經(jīng)濟地位差異，通過所伴隨的心理應激（俗稱壓力）因素，不僅影響個體當前身心健康和生活質(zhì)量，而且還對個體未來發(fā)展和精神健康產(chǎn)生深遠的影響。其中，“壓力激素”皮質(zhì)醇被認為是心理應激影響情感與腦健康發(fā)育的一個重要近端因子。
該激素是下丘腦-垂體-腎上腺軸（HPA軸）的終端產(chǎn)物，通常個體在處于壓力或應激狀態(tài)時會增加分泌來幫助個體更好地適應環(huán)境和應對壓力，以此維持機體的內(nèi)穩(wěn)態(tài)平衡。然而，長期壓力會造成HPA軸失調(diào)和皮質(zhì)醇節(jié)律紊亂。雖然以往研究揭示了較低的社會經(jīng)濟地位對人腦結(jié)構(gòu)與功能均產(chǎn)生不同程度的影響，尤其是與情感相關的杏仁核與前額葉高級功能系統(tǒng)倍受關注，但是其背后作用途徑及神經(jīng)生物機理不明。
鑒于此，課題組收集了來自239名6-12歲兒童的家庭社會經(jīng)濟地位信息以及唾液皮質(zhì)醇，并獲取其中50名兒童的靜息態(tài)和情感識別任務的腦成像數(shù)據(jù)。其中，壓力激素皮質(zhì)醇的分泌由掃描前一天晚上睡覺前的1個采樣點和掃描當天早上醒來后1小時內(nèi)的4個采樣點共計五個唾液樣本，并結(jié)合每個兒童每個樣本采集時間點和睡眠時間等客觀信息來繪制曲線下面積(AUC)，以此來評估兒童夜間睡眠直到清晨醒來后1小時內(nèi)體內(nèi)壓力激素的分泌總量；靜息態(tài)腦功能成像可以反映大腦自發(fā)神經(jīng)活動與內(nèi)在情感環(huán)路的功能連接模式；情緒識別任務的腦功能成像可以反映大腦在負面情緒刺激誘發(fā)下的大腦激活和功能連接模式；該研究結(jié)合靜息態(tài)和任務態(tài)的腦成像來考察家庭社會經(jīng)濟地位是否通過兒童的皮質(zhì)醇分泌進而調(diào)控杏仁核-前額葉情緒環(huán)路。
研究1：通過分析239名兒童的家庭社會經(jīng)濟地位以及體內(nèi)壓力激素皮質(zhì)醇分泌量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：來自社會經(jīng)濟地位越低的兒童在夜間睡眠到清晨覺醒后分泌更少的皮質(zhì)醇激素。
研究2-實驗1：通過分析社會經(jīng)濟地位、兒童壓力激素分泌以及腦影像數(shù)據(jù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：皮質(zhì)醇分泌量的降低介導了由較低的社會經(jīng)濟地位間接導致的兒童中央內(nèi)側(cè)杏仁核CMA和基底外側(cè)杏仁核BLA跟內(nèi)側(cè)前額葉/背外側(cè)前額葉靜息態(tài)功能連接偏高（圖1，CMA/BLA-mPFC和CMA/BLA-dlPFC環(huán)路）。該結(jié)果表明：較低的社會經(jīng)濟地位作為長期壓力，可能引起兒童皮質(zhì)醇分泌不足，通過作用于杏仁核和前額葉的皮質(zhì)醇受體，進而引起杏仁核-前額葉環(huán)路靜息態(tài)功能連接增強。
研究2-實驗2：通過綜合分析社會經(jīng)濟地位、壓力激素、靜息態(tài)以及情感識別任務態(tài)下fMRI數(shù)據(jù)，結(jié)果還發(fā)現(xiàn)：社會經(jīng)濟地位和兒童的皮質(zhì)醇分泌可以通過靜息態(tài)CMA-mPFC自發(fā)功能連接，進而影響兒童在負性情緒加工時腹內(nèi)側(cè)前額葉(vmPFC)激活水平（圖2），但對BLA-mPFC通路則沒有影響。
該結(jié)果表明：社會經(jīng)濟地位通過壓力激素分泌以及靜息態(tài)下CMA-mPFC功能鏈接，進而介導負性情感辯識任務態(tài)下vmPFC的激活水平。這很可能跟 CMA參與皮質(zhì)醇的慢調(diào)控(slow genomic action)過程和情感刺激誘發(fā)下藍斑-去甲腎上腺素系統(tǒng)（LC-NE system）快速激活的共同作用有關。
有趣的是，在處理負性情感識別任務時，這些兒童表現(xiàn)則出更高CMA-dlPFC功能耦合模式（圖3），但BLA-dlPFC通路則沒有這種效應。這表明社會經(jīng)濟差異和壓力激素皮質(zhì)醇不僅影響兒童情感環(huán)路自發(fā)功能連接，還進而影響兒童杏仁核-前額葉通路在加工負性情緒信息時的功能耦合模式。其中，對CMA及其相關前額葉在處理負性情感信息時的影響最為明顯。
圖3. 社會經(jīng)濟地位通過壓力激素介導負性情感加工中更強的CMA-dlPFC功能耦合
基于以上研究發(fā)現(xiàn)，我們提出了社會經(jīng)濟地位差異對兒童情感環(huán)路發(fā)育影響的神經(jīng)生物學模型，即社會經(jīng)濟地位通過“壓力激素”皮質(zhì)醇介導兒童杏仁核-前額葉情緒調(diào)控環(huán)路在靜息態(tài)和情感信息加工時的神經(jīng)活動模式，其中最顯著的作用發(fā)生在CMA相關前額葉環(huán)路。本研究為理解兒童情感與腦智發(fā)育，尋找兒童情緒問題發(fā)生發(fā)展的神經(jīng)生物標記及其腦網(wǎng)絡靶點提供新的啟示。
致謝：感謝本項目合作者陳旭教授和邱江教授以及北師大腦成像中心和西南大學心理學部腦成像中心的大力支持，感謝參與本項目的所有兒童及家長以及相關學校和老師對科學研究的支持和奉獻。本項目獲得了國家自然基金委面上項目、優(yōu)秀青年基金和重點項目，萬人計劃科技創(chuàng)新領軍人才項目以及認知神經(jīng)科學與學習國家重點實驗室開放課題等資助。
