彩巢计划:关注中国人的脑“成长”

2017-12-01 09:05 来源:科学网 
2017-12-01 09:05:53来源:科学网作者:责任编辑:毕孝斌

  一位被试者脑网络皮层面积发育曲线

  大多数家长对于“生长发育曲线”一定不陌生,它是衡量儿童发育指标的一项国家标准,通过它可以监测儿童青少年的各项生理指标是否在正常发育范围内。最常见的人体测量数据就包括身高、体重、头围、胸围等,如果孩子的数据在正常值以外,儿童可能存在营养不良或存在其他发育异常。这对儿童发育疾病的早期干预和治疗非常重要。

  不过,相较于这些体格发育指标,家长们未必会留意到人脑的生长发育。事实上,人类大脑的结构功能和心理认知也是毕生发展变化的,可以用毕生发展轨线描画。换句话说,如果明确了大脑认知与行为的生长发育曲线,也就有助于各类脑发育疾病的早期检测。

  早在2013年,中科院心理所的团队就联合了其他科研院所在全国范围内分期分步开始了毕生发展各年龄段的心理行为与脑影像样本积累,打算在未来10年内建立中国人脑毕生发展的常模轨线。这项数据规模庞大、时间超长的研究项目名叫“彩巢计划”,目前,作为这项计划的开端“成长在中国”——学龄儿童青少年脑与行为生长曲线项目,在项目开展5年后已取得了初步研究成果。然而和这项计划重要意义相比,它当前所获得的社会认知度和参与度还远远不够。

  脑生长发育曲线缺乏

  人脑毕生发展轨线为什么很重要,现有的临床流行病学调查已经可以给出很好的解释。

  科学家发现,脑功能疾病可以在人类生命周期的任何节点发生,其中精神障碍类患者50%在14岁前发病,如果把年龄放宽到24岁,那么这类疾病可以覆盖到75%的患者。而且研究还发现,这类疾病可以被识别易感性出现的时间窗,比如孩子在幼儿时期表现为破坏性行为、冲动和焦虑,那么青春期就容易出现情绪化行为、精神疾病和药物滥用。

  “这提醒我们,脑功能发育研究对于解读精神疾病的病因学机制至关重要。”中科院心理所研究员、“彩巢计划”项目负责人左西年告诉《中国科学报》记者。

  他表示,重性精神疾病的脑发育机制研究一直是医学研究前沿和热点,但这一具体机制至今仍然是个未解之谜。以儿童与青少年期(早发)精神分裂症发病机制研究为例,这类病例十分罕见,使得国际上的相关研究也极具挑战性。相比之下,由于儿科精神疾病领域研究起步晚,国内早发精神分裂症的研究近乎空白。

  目前,通过对正常儿童青少年的脑发育研究,科学家可以确定的是,精神和心理障碍具有明显的发育驱动机制。左西年解释说,脑生长对应的各类神经发育事件,包括神经生成、神经元迁移、胶质发生、突触发生、髓鞘生成、突触修剪都与各类精神障碍的发病时间有着高度重合。

  “如果我们能够对这些事件进行正常范围的界定,那么对于各类精神疾病的提前预测很有帮助,并且,还可以据此进一步深入研究各类精神障碍的脑发育机制。”

  不过,即便是在全世界范围内,人脑磁共振成像技术已在脑发育基础研究领域广泛应用,但儿童青少年脑认知与行为的生长发育曲线也非常缺乏,主要原因还是脑科学相关基础研究没能给予生长发育曲线足够的重视。

  左西年表示,“彩巢计划”是希望关注从学龄儿童到退休老人的毕生发展,主要包括从基本生理物理参数、心理参数到脑影像参数等全方位测查,计划在10年时间里积累地区级别的大数据,用于建立中国人脑与认知毕生发展常模。

  具体到儿童青少年阶段,“成长在中国”项目会为“基于充足样本来构建各年龄段的健康儿童青少年标准脑,系统全面地刻画大脑发育曲线”,提供重要的基础数据,从而辅助儿童大脑发育疾病的早期干预和治疗,为中国儿童的全面发展、科学教育等相关政策制定提供科学决策基础。

  “成长在中国”的收获

  自2013年项目开始实施,中科院心理所团队和西南大学心理学部首先在重庆市的北碚区进行了试点,并对192名年龄在6~18岁健康儿童青少年完成了跨越5年的追踪。

  中科院心理所博士杨宁在回顾这项研究时坦言,由于涉及儿童青少年这一比较特殊的群体,大样本量的研究通常会遇到一些比较大困难,尤其是在项目安全性科普、被试招募、组织实施等方面,特别需要学校和家长的积极配合。

  在这一生长发育监测项目中,参与的儿童和青少年分别会接受身高、体重、脉搏和血压测量,磁共振影像扫描,行为量表和心理实验测查,以及韦氏智力测试。测试结束之后,这些家庭会收到一套孩子完整的生长发育专业报告,包括生理指标、情绪状况、脑发育情况等。

  然后,研究团队参考WHO身高体重生长曲线常模的建模方法,针对上述每一个测验内容,基于测量数据绘制了群体水平的常模曲线,并把个体的数据绘制到常模图中。研究人员还会对该名孩子不同阶段的测量报告进行比对,比如提供儿童抑郁量表和儿童孤独量表的两次得分以及两次对比情况,作为家长了解孩子心理健康水平的一个依据。

  仅从学术角度,这项研究采用多队列结构化纵向实验设计,建立了一套规范多模态脑成像与认知行为的大样本纵向数据库,用5年时间验证了脑与认知生长曲线项目的可行性。

  可实际上,科研人员也得到了一些意外的收获。杨宁告诉《中国科学报》记者,尽管在项目开始之初,学校、家长对大脑认知与行为的生长发育概念并不了解,但他们对儿童脑发育和心理健康问题有着强烈的好奇心和知识获取需求。

  比如,小学中低年级的班主任很好奇发育滞后的孩子大脑有什么不一样,小学六年级到初中阶段的班主任会特别关注青春期学生的情绪变化。这些老师甚至会主动调整课程、通知家长,为自己班上的学生志愿者安排出测试时间。

  相较学校老师而言,家长的关注点更个性化。大多数家长期待将参与项目作为孩子的一个成长记录,也有一些家长迫于孩子教育问题或升学压力,寄希望于通过项目测试结果指导他们“如何替孩子选择和规划未来”。

  杨宁表示,虽然这些需求有的偏离了项目目标和研究本身能够给出的答案,但研究人员在将孩子的发育报告为家长作面对面详解时,还是会尽可能帮助他们发现孩子身上被忽视的方面,通过传递更全面清晰的信息帮助家长降低焦虑,同时向他们强调,发育是一个长期过程,一次结果更大的意义是反映出现阶段的养育方式、亲子沟通中需要注意的问题。必要时也会为有需要的家庭介绍能够提供心理咨询的信息。

  “接受‘心理发展是一个过程’以及意识到‘我的问题给孩子造成了影响,需要想办法解决’。这是家长在这个项目中最可贵的转变。”在她看来,通过科研人员积极回应,让家长、学校、社会共同关注脑的毕生发展,重视儿童精神卫生问题,也是这项计划所显现出的价值所在。

  儿童脑科学期待关注和支持

  “透过先行项目的经验,我们发现儿童青少年发育研究是一项系统工程,实施过程的复杂程度也是成人项目的两到三倍。但借此可以使所有年龄段的人都接触到脑科学研究,对毕生发展研究的‘全民教育’是大有裨益的。”

  杨宁举例,在荷兰鹿特丹,这一地区包括郊区人口在内才刚过百万,但当地大学、医院和市政府通过合作,对超过一万名儿童开展了包括脑发育在内的追踪研究。今年开始,这一项目的升级版又对5000名6周的胎儿进行研究,并将持续追踪到1岁。

  “比较遗憾的是,目前我国对儿童精神和心理障碍的重视远远不够,特别是在临床诊断和提前预防方面非常薄弱,因此亟须对儿童脑科学提高重视,加大投入。”左西年强调,尽管国外已经在脑发育方面开展了大量研究,但由于国内民众对儿童脑科学的普及度和接受度不够,导致了国内近五年才得以在少数的地区和研究单元逐步开展儿童脑成像数据的采集和研究,而且相关的脑成像数据共享也发展缓慢。

  他告诉《中国科学报》记者,目前中科院心理所已经成立了“脑与心智毕生发展研究中心”,联合多家国内科研院所长期逐步地在全国范围内开展脑与认知毕生发展研究,最终绘制中国人脑与心智毕生发展图谱。他希望通过前期的工作积累,能得到国家科技部“脑计划”等大型而长期的科学研究项目的关注和支持。

  杨宁还提到,除了政府层面的支持,从更长远的角度来看,民间资本也会加入到这类研究中。因此,完善立法、严格管理、监督资金使用、实验流程设计、人员执业规范等,是支撑这类长期研究可持续发展保障。

  而对普通老百姓而言,人们需要得到更多儿童脑科学及相关学科领域的知识普及,树立健康稳固的科学观。“彩巢计划”项目团队也期待,有志愿参与该项目测试的组织和个人,可以持续关注中科院心理所磁共振成像中心的招募。

[责任编辑:毕孝斌]

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