点击标题下「蓝色微信名」可快速关注
本文刊于：中华儿科杂志,2024,62(5): 393-395
DOI:10.3760/cma.j.cn112140-20240311-00168
作者：董素贞 江帆
单位：国家儿童医学中心 上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心放射科，国家儿童医学中心 上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心发育行为儿科 上海脑科学与类脑研究中心
通信作者：江帆，Email：fanjiang@shsmu.edu.cn
封面图：《青山绿水是我家》作者：王叙淳男，12岁，北京亦庄实验中学
摘要
随着全球各国启动了脑研究计划，胚胎期至儿童期这一大脑发育关键阶段的研究逐渐成为脑科学研究的重要任务之一。本文从儿科临床视角，通过目前脑科学研究中儿童脑智发育规律、脑疾病相关研究以及脑科学研究技术在儿童中的应用3个层面，论述儿童脑科学研究的重要意义。
大脑不仅是人类重要器官之一，也是宇宙间最复杂的物体。近年来，为了探索大脑秘密、攻克大脑疾病，全球各国纷纷启动了脑科学研究计划［1］。我国从2015年开始布局规划脑科学计划，历经6年积极准备，2021年正式启动了科技创新2030——“脑科学与类脑研究”重大项目。在这一重大项目布局中，无论是针对人类感觉、认知、语言、情感乃至意识等脑认知原理的解析，还是人类认知障碍相关重大脑疾病发病机制与干预技术的研究，以及脑机接口技术对未来人类疾病诊疗康复的影响等，一系列探索研究都有望成为未来医学领域前沿理论与技术的孵化器。儿童期是全生命周期脑健康的关键时期，探索儿童特有的脑发育规律和相关脑疾病的发病机制都具有重要意义，在各国脑计划研究中都有所布局。现从儿科临床视角出发，通过儿童脑智发育规律、儿科脑疾病相关研究以及脑科学技术在儿童中的应用3个层面，阐述儿童脑科学研究的重要意义。
一、脑智发育规律研究
生命早期是人类大脑发育的关键阶段，90%的成人大脑体积在5岁以前完成发育［2］。这一阶段人类大脑结构和功能发展迅速，是全生命周期中大脑可塑性最强的阶段，极易受各种疾病或外界环境因素影响而产生显著、持久的不良预后。面向2030的联合国可持续发展目标在进一步提高全球儿童生存状况、降低死亡率的基础上，目前正在大力推动以脑智发育促进为核心的儿童早期发展，在17项目标中有5项与儿童早期发展密切相关［3］。
在儿童早期发展影响因素中，良好的健康状况、充足的营养、回应性照护、安全保障以及早期学习机会这五大因素是重要且不可或缺的，基于这些研究结果的证据也被越来越多地应用于儿童健康促进体系中［3］。近年来，基于儿童早期发展的理念在中国儿童保健体系中得到不断完善，而这一理念也在不断地深入延伸并影响着临床儿科诊疗行为。从世界卫生组织对健康的定义看，健康不仅仅是躯体无病，还要有完整的心理状态和良好的社会适应能力。因此从儿科医学角度，儿科医生在治疗儿童躯体疾病的同时，还需要考虑诊疗过程中如何降低各种可能的风险对其长远脑智发育、心理健康以及社会适应能力的影响。
以儿科临床中常见的重大疾病如早产、先天性心脏病以及血液肿瘤疾病为例，可以看到以儿童发展理念为目标带来的儿科疾病诊疗模式转变已经越来越显现。早产是目前影响儿童健康的重大疾病之一，儿科医生在积极预防早产以及降低其死亡率的同时，确保早产儿脑智发育正常，提升其长期生活质量，已经成为临床诊疗中重要考虑因素。包括袋鼠式护理等回应性照护技术应用、各种脑保护技术的开展以及降低新生儿监护室有创操作及环境刺激对早产儿大脑发育影响等，均体现了儿童早期发展理念在临床的实践应用。此外，针对威胁儿童健康的先天性心脏病、白血病等重大疾病，既往对于诊疗结局的评价主要基于生存指标，而目前外科医生在先天性心脏病的手术时机、手术范式甚至麻醉方案选择上，不仅要考虑疾病本身的治疗，还要关注手术综合方案对儿童脑智发育的长远影响。在对白血病等肿瘤化疗方案制定时，儿科医生也在提高患儿生存率同时，积极探索如何降低放化疗及各种有创操作对儿童脑发育的影响。世界卫生组织也正在积极推动这一领域工作，牵头全球多国开展多中心研究，研制儿童早期发展的评估工具与标准，这就意味着未来在评价儿童健康结局中，不仅关注常用的体格生长标准，儿童发展的标准也将会应用于其中。
目前对于各种疾病本身、诊疗过程如何影响快速发育大脑的机制以及如何优化干预方案等相关问题的研究还是非常匮乏。在正常儿童脑智发育规律研究基础上，未来还应积极推动在各类疾病患儿队列研究中增加脑智发育综合评估，这不仅可以通过对疾病转归随访，探索不同疾病及其诊疗过程对早期脑发育影响的规律，还可以进一步从脑健康视角为儿科临床综合干预提供循证依据［4］。
二、儿科脑疾病相关研究
近年来，儿童神经和精神相关脑疾病已经成为影响儿童健康及社会经济负担的重要疾病，全球5~14岁儿童中精神疾病已经上升到第2位，神经疾病为第9位［5］。从胎儿期到青少年阶段各种脑疾病种类繁多，从早期各种先天性畸形、脑发育迟缓到孤独症谱系障碍（autism spectrum disorder，ASD）、智力缺陷以及青少年抑郁症、焦虑症等精神疾病。脑计划非常重要的目标之一是促进对脑重大疾病机制以及对其干预的研究，促进脑疾病诊疗水平的提升。但目前绝大多数儿童脑疾病的诊断缺乏客观、有效的生物学标志物，发病机制极为复杂，使得这些疾病的干预效果非常有限。因此，迫切需要进行儿童脑疾病人群的队列研究，为制定个性化的干预方案提供科学依据。
从全球范围看，欧洲发育脑连接计划团队探索针对20~44周胎龄的胎儿和婴儿的脑发育研究；美国婴幼儿脑连接计划从出生后开始，综合神经影像数据和行为学评估探索0~5岁婴幼儿脑连接发育，目的为探索婴幼儿大脑结构形态、功能连接及其与行为的关联［6］；相关研究还有美国1万名青少年的脑认知发育长期追踪队列研究等。但是国际上关于儿童脑疾病队列的研究布局还是相对较少。美国波士顿抑郁和焦虑神经成像项目，针对14~17岁青少年，持续动态采集焦虑和抑郁青少年的脑影像、临床和神经心理学评估数据［7］；除了情绪障碍以外，美国青少年大脑认知发育研究也涵盖了注意缺陷多动障碍（attention deficit and hyperactive disorder，ADHD）和ASD队列研究［8］，初步发现了ADHD患儿脑结构和功能连接指标的异常改变，通过脑功能连接研究发现了ASD 4个亚型存在不同且独立的异常改变，但具体发病机制远没有被认识，因此ASD也被列入包括我国脑计划在内的多个国家脑计划的研究布局中。我国脑计划目前的布局中也涉及了婴幼儿脑发育、学龄儿童脑智队列、儿童抑郁症以及焦虑症的队列研究。但这些工作还刚刚起步，包括儿童癫痫和脑肿瘤等脑疾病尚未被纳入其中。
未来在脑科学领域仍需要积极推动构建儿童脑疾病大型人群队列，通过对比脑疾病患儿与正常儿童脑结构和功能特征的差异，探索“正常发育”的边界，筛选对儿童神经和精神疾病具有预测作用的脑结构和功能异常改变特征，形成儿童脑疾病风险早期预测指标；同时进一步揭示儿童脑疾病发展规律、机制以及相关遗传和环境影响因素，以便更精准诊治儿童脑疾病，改善预后，从生命早期开始推动脑健康促进工作。
三、儿童脑科学研究技术应用及未来展望
与成人研究相似，儿童大脑研究目前也需要积极推动遗传学指标、生化指标、神经认知行为学评估、脑电图和多模态影像技术的深度融合，包括近红外光谱、脑磁图和功能性磁共振成像等各种技术。这些多模态技术的融合使得人类对于儿童大脑的研究已从单纯结构分析到脑微观功能连接和分子代谢水平探索，结合神经电生理、生物标志物、遗传学等多组学信息分析技术，可以更加深入探究儿童脑发育规律以及脑发育异常的内在机制，为临床诊断和干预提供可靠科学依据。值得一提的是，快速、高分辨率、静音和低场磁共振成像新技术的出现，使得非镇静状态下胎儿、婴幼儿等脑结构和功能磁共振成像研究成为可能［9］。此外，类脑技术和脑机接口未来也将有机会更多应用于儿童脑科学研究和脑疾病诊疗与康复。当然，随着脑科学新技术更加深度融入儿科诊疗，这些前沿技术应用于儿童的科技伦理问题也需要同步关注。
综上所述，在“健康中国2030”和“中国脑计划”等国家战略的加速推进下，中国已迎来脑科学高速发展的时代，儿童脑智发育以及脑疾病研究也已纳入研究范畴。在儿科健康诊疗模式转变的大背景下，儿科医生应积极参与甚至推动国家脑计划中儿童脑健康相关研究的进程，与神经科学、教育学、心理学、生物医学工程、人工智能等不同专业领域的专家加强合作，基于儿童健康与发展需求的相关科学问题，更多推动开展促进儿童脑智发育和提升儿童脑疾病诊疗水平的相关研究。
参考文献（略）返回搜狐，查看更多
