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本文刊于：中華兒科雜志,2024,62(5): 393-395
DOI:10.3760/cma.j.cn112140-20240311-00168
作者：董素貞 江帆
單位：國家兒童醫(yī)學中心 上海交通大學醫(yī)學院附屬上海兒童醫(yī)學中心放射科，國家兒童醫(yī)學中心 上海交通大學醫(yī)學院附屬上海兒童醫(yī)學中心發(fā)育行為兒科 上海腦科學與類腦研究中心
通信作者：江帆，Email：fanjiang@shsmu.edu.cn
封面圖：《青山綠水是我家》作者：王敘淳男，12歲，北京亦莊實驗中學
摘要
隨著全球各國啟動了腦研究計劃，胚胎期至兒童期這一大腦發(fā)育關鍵階段的研究逐漸成為腦科學研究的重要任務之一。本文從兒科臨床視角，通過目前腦科學研究中兒童腦智發(fā)育規(guī)律、腦疾病相關研究以及腦科學研究技術在兒童中的應用3個層面，論述兒童腦科學研究的重要意義。
大腦不僅是人類重要器官之一，也是宇宙間最復雜的物體。近年來，為了探索大腦秘密、攻克大腦疾病，全球各國紛紛啟動了腦科學研究計劃［1］。我國從2015年開始布局規(guī)劃腦科學計劃，歷經(jīng)6年積極準備，2021年正式啟動了科技創(chuàng)新2030——“腦科學與類腦研究”重大項目。在這一重大項目布局中，無論是針對人類感覺、認知、語言、情感乃至意識等腦認知原理的解析，還是人類認知障礙相關重大腦疾病發(fā)病機制與干預技術的研究，以及腦機接口技術對未來人類疾病診療康復的影響等，一系列探索研究都有望成為未來醫(yī)學領域前沿理論與技術的孵化器。兒童期是全生命周期腦健康的關鍵時期，探索兒童特有的腦發(fā)育規(guī)律和相關腦疾病的發(fā)病機制都具有重要意義，在各國腦計劃研究中都有所布局?，F(xiàn)從兒科臨床視角出發(fā)，通過兒童腦智發(fā)育規(guī)律、兒科腦疾病相關研究以及腦科學技術在兒童中的應用3個層面，闡述兒童腦科學研究的重要意義。
一、腦智發(fā)育規(guī)律研究
生命早期是人類大腦發(fā)育的關鍵階段，90%的成人大腦體積在5歲以前完成發(fā)育［2］。這一階段人類大腦結構和功能發(fā)展迅速，是全生命周期中大腦可塑性最強的階段，極易受各種疾病或外界環(huán)境因素影響而產(chǎn)生顯著、持久的不良預后。面向2030的聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標在進一步提高全球兒童生存狀況、降低死亡率的基礎上，目前正在大力推動以腦智發(fā)育促進為核心的兒童早期發(fā)展，在17項目標中有5項與兒童早期發(fā)展密切相關［3］。
在兒童早期發(fā)展影響因素中，良好的健康狀況、充足的營養(yǎng)、回應性照護、安全保障以及早期學習機會這五大因素是重要且不可或缺的，基于這些研究結果的證據(jù)也被越來越多地應用于兒童健康促進體系中［3］。近年來，基于兒童早期發(fā)展的理念在中國兒童保健體系中得到不斷完善，而這一理念也在不斷地深入延伸并影響著臨床兒科診療行為。從世界衛(wèi)生組織對健康的定義看，健康不僅僅是軀體無病，還要有完整的心理狀態(tài)和良好的社會適應能力。因此從兒科醫(yī)學角度，兒科醫(yī)生在治療兒童軀體疾病的同時，還需要考慮診療過程中如何降低各種可能的風險對其長遠腦智發(fā)育、心理健康以及社會適應能力的影響。
以兒科臨床中常見的重大疾病如早產(chǎn)、先天性心臟病以及血液腫瘤疾病為例，可以看到以兒童發(fā)展理念為目標帶來的兒科疾病診療模式轉變已經(jīng)越來越顯現(xiàn)。早產(chǎn)是目前影響兒童健康的重大疾病之一，兒科醫(yī)生在積極預防早產(chǎn)以及降低其死亡率的同時，確保早產(chǎn)兒腦智發(fā)育正常，提升其長期生活質(zhì)量，已經(jīng)成為臨床診療中重要考慮因素。包括袋鼠式護理等回應性照護技術應用、各種腦保護技術的開展以及降低新生兒監(jiān)護室有創(chuàng)操作及環(huán)境刺激對早產(chǎn)兒大腦發(fā)育影響等，均體現(xiàn)了兒童早期發(fā)展理念在臨床的實踐應用。此外，針對威脅兒童健康的先天性心臟病、白血病等重大疾病，既往對于診療結局的評價主要基于生存指標，而目前外科醫(yī)生在先天性心臟病的手術時機、手術范式甚至麻醉方案選擇上，不僅要考慮疾病本身的治療，還要關注手術綜合方案對兒童腦智發(fā)育的長遠影響。在對白血病等腫瘤化療方案制定時，兒科醫(yī)生也在提高患兒生存率同時，積極探索如何降低放化療及各種有創(chuàng)操作對兒童腦發(fā)育的影響。世界衛(wèi)生組織也正在積極推動這一領域工作，牽頭全球多國開展多中心研究，研制兒童早期發(fā)展的評估工具與標準，這就意味著未來在評價兒童健康結局中，不僅關注常用的體格生長標準，兒童發(fā)展的標準也將會應用于其中。
目前對于各種疾病本身、診療過程如何影響快速發(fā)育大腦的機制以及如何優(yōu)化干預方案等相關問題的研究還是非常匱乏。在正常兒童腦智發(fā)育規(guī)律研究基礎上，未來還應積極推動在各類疾病患兒隊列研究中增加腦智發(fā)育綜合評估，這不僅可以通過對疾病轉歸隨訪，探索不同疾病及其診療過程對早期腦發(fā)育影響的規(guī)律，還可以進一步從腦健康視角為兒科臨床綜合干預提供循證依據(jù)［4］。
二、兒科腦疾病相關研究
近年來，兒童神經(jīng)和精神相關腦疾病已經(jīng)成為影響兒童健康及社會經(jīng)濟負擔的重要疾病，全球5~14歲兒童中精神疾病已經(jīng)上升到第2位，神經(jīng)疾病為第9位［5］。從胎兒期到青少年階段各種腦疾病種類繁多，從早期各種先天性畸形、腦發(fā)育遲緩到孤獨癥譜系障礙（autism spectrum disorder，ASD）、智力缺陷以及青少年抑郁癥、焦慮癥等精神疾病。腦計劃非常重要的目標之一是促進對腦重大疾病機制以及對其干預的研究，促進腦疾病診療水平的提升。但目前絕大多數(shù)兒童腦疾病的診斷缺乏客觀、有效的生物學標志物，發(fā)病機制極為復雜，使得這些疾病的干預效果非常有限。因此，迫切需要進行兒童腦疾病人群的隊列研究，為制定個性化的干預方案提供科學依據(jù)。
從全球范圍看，歐洲發(fā)育腦連接計劃團隊探索針對20~44周胎齡的胎兒和嬰兒的腦發(fā)育研究；美國嬰幼兒腦連接計劃從出生后開始，綜合神經(jīng)影像數(shù)據(jù)和行為學評估探索0~5歲嬰幼兒腦連接發(fā)育，目的為探索嬰幼兒大腦結構形態(tài)、功能連接及其與行為的關聯(lián)［6］；相關研究還有美國1萬名青少年的腦認知發(fā)育長期追蹤隊列研究等。但是國際上關于兒童腦疾病隊列的研究布局還是相對較少。美國波士頓抑郁和焦慮神經(jīng)成像項目，針對14~17歲青少年，持續(xù)動態(tài)采集焦慮和抑郁青少年的腦影像、臨床和神經(jīng)心理學評估數(shù)據(jù)［7］；除了情緒障礙以外，美國青少年大腦認知發(fā)育研究也涵蓋了注意缺陷多動障礙（attention deficit and hyperactive disorder，ADHD）和ASD隊列研究［8］，初步發(fā)現(xiàn)了ADHD患兒腦結構和功能連接指標的異常改變，通過腦功能連接研究發(fā)現(xiàn)了ASD 4個亞型存在不同且獨立的異常改變，但具體發(fā)病機制遠沒有被認識，因此ASD也被列入包括我國腦計劃在內(nèi)的多個國家腦計劃的研究布局中。我國腦計劃目前的布局中也涉及了嬰幼兒腦發(fā)育、學齡兒童腦智隊列、兒童抑郁癥以及焦慮癥的隊列研究。但這些工作還剛剛起步，包括兒童癲癇和腦腫瘤等腦疾病尚未被納入其中。
未來在腦科學領域仍需要積極推動構建兒童腦疾病大型人群隊列，通過對比腦疾病患兒與正常兒童腦結構和功能特征的差異，探索“正常發(fā)育”的邊界，篩選對兒童神經(jīng)和精神疾病具有預測作用的腦結構和功能異常改變特征，形成兒童腦疾病風險早期預測指標；同時進一步揭示兒童腦疾病發(fā)展規(guī)律、機制以及相關遺傳和環(huán)境影響因素，以便更精準診治兒童腦疾病，改善預后，從生命早期開始推動腦健康促進工作。
三、兒童腦科學研究技術應用及未來展望
與成人研究相似，兒童大腦研究目前也需要積極推動遺傳學指標、生化指標、神經(jīng)認知行為學評估、腦電圖和多模態(tài)影像技術的深度融合，包括近紅外光譜、腦磁圖和功能性磁共振成像等各種技術。這些多模態(tài)技術的融合使得人類對于兒童大腦的研究已從單純結構分析到腦微觀功能連接和分子代謝水平探索，結合神經(jīng)電生理、生物標志物、遺傳學等多組學信息分析技術，可以更加深入探究兒童腦發(fā)育規(guī)律以及腦發(fā)育異常的內(nèi)在機制，為臨床診斷和干預提供可靠科學依據(jù)。值得一提的是，快速、高分辨率、靜音和低場磁共振成像新技術的出現(xiàn)，使得非鎮(zhèn)靜狀態(tài)下胎兒、嬰幼兒等腦結構和功能磁共振成像研究成為可能［9］。此外，類腦技術和腦機接口未來也將有機會更多應用于兒童腦科學研究和腦疾病診療與康復。當然，隨著腦科學新技術更加深度融入兒科診療，這些前沿技術應用于兒童的科技倫理問題也需要同步關注。
綜上所述，在“健康中國2030”和“中國腦計劃”等國家戰(zhàn)略的加速推進下，中國已迎來腦科學高速發(fā)展的時代，兒童腦智發(fā)育以及腦疾病研究也已納入研究范疇。在兒科健康診療模式轉變的大背景下，兒科醫(yī)生應積極參與甚至推動國家腦計劃中兒童腦健康相關研究的進程，與神經(jīng)科學、教育學、心理學、生物醫(yī)學工程、人工智能等不同專業(yè)領域的專家加強合作，基于兒童健康與發(fā)展需求的相關科學問題，更多推動開展促進兒童腦智發(fā)育和提升兒童腦疾病診療水平的相關研究。
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