在此類首批縱向研究之一中，南加州大學凱克醫學院的科學家發現，每天接觸空氣污染會改變青少年的大腦發育模式。眾所周知，空氣污染會導致疾病，促使環境保護局(EPA) 等管理機構強制執行排放限制。然而，新出現的證據表明，即使是所謂的安全水平的污染也有可能增加健康問題的風險，包括大腦問題。

現在，由美國國立衛生研究院和美國環保局資助的南加州大學凱克醫學院進行的一項研究表明，即使是美國環保局認為安全的某些污染物的水平也與大腦功能隨時間的變化有關。

這項研究剛剛發表在《環境國際》雜誌上，使用了青少年大腦認知發展(ABCD) 研究中9000 多名參與者的腦部掃描數據，這是有史以來規模最大的全國青少年大腦健康研究。接觸更多污染物的兒童表現出不同大腦區域之間的連接性變化。在某些地區，他們的聯繫比平常更多； 在其他地區，他們的數量較少。

凱克學院神經科學博士研究生Devyn L. Cotter 博士說：“大腦發育正常軌跡在任何方向上的偏離——無論大腦網絡連接太緊密還是連接不夠都可能是有害的。” 醫學博士和該研究的第一作者。

大腦區域之間的交流幾乎幫助我們在一天中的每時每刻進行導航，從我們獲取周圍環境信息的方式到我們的思考和感受。其中許多關鍵聯繫是在9 至12 歲之間形成的，可以影響兒童是否經歷正常或非典型的認知和情感發展。

“儘管美國各地的空氣質量按照EPA 標準’安全’，但在這一關鍵時期卻導致了大腦網絡的變化，這可能反映了晚年認知和情感問題風險增加的早期生物標誌物，”梅根·M·赫廷博士是凱克醫學院人口與公共衛生科學副教授，也是該研究的資深作者。

大腦連接的變化

為了探索空氣污染和大腦發育之間的聯繫，Herting、Cotter 和他們的同事分析了ABCD 研究中9497 名參與者的功能性MRI 掃描。

研究人員收集了9 至10 歲兒童的基線腦部掃描，並在兩年後收集了一部分兒童的後續掃描，使研究人員能夠觀察大腦連接如何隨時間變化。他們特別分析了顯著性、額頂葉和默認模式的大腦網絡，以及杏仁核和海馬體——已知參與情感、學習、記憶和其他復雜功能的大腦關鍵區域。

接下來，研究人員利用EPA 和其他數據繪製了每個孩子住所的空氣質量圖，包括細顆粒物(PM2.5)、二氧化氮(NO2) 和地面臭氧(O3) 的水平。然後，他們使用先進的統計工具來研究空氣污染水平與大腦連接隨時間變化的關係。換句話說：當年輕人接觸更多污染時，他們的大腦發育是否會有所不同？

更多地接觸PM2.5 與區域之間功能連通性的相對增加有關，而更多地接觸NO2 則預示著連通性的相對下降。暴露於較高水平的氧氣與大腦皮層內的連接較多有關，但皮層與其他區域（例如杏仁核和海馬體）之間的連接較少。

為了排除可能解釋大腦發育差異的其他因素，研究人員控制了性別、種族/民族、父母教育水平、家庭收入、城市與農村位置以及季節性，因為空氣污染在冬季和夏季各有不同。

收緊空氣質量規則

這些發現可能會促使監管機構在製定或調整空氣質量建議時，除了肺和心臟代謝健康之外，還要考慮大腦健康。雖然EPA 今年早些時候提議加強PM2.5 標準，但年度NO2 指南自1971 年首次製定以來一直沒有改變。

“平均而言，美國的空氣污染水平相當低，但我們仍然看到對大腦的重大影響，”科特說。“政策制定者在考慮是否收緊現行標準時應該考慮到這一點。”

科特、赫廷和他們的同事旨在更仔細地研究污染物的化學組成，以確定它們如何以及為何對大腦造成傷害，這可能有助於進一步完善監管。他們還計劃繼續使用ABCD 研究的數據來分析大腦隨時間的健康狀況。

“從長遠來看，這是否會導致青春期中後期的精神病理學風險持續上升？ 這如何影響人們的心理健康軌跡？” 赫廷說道。