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Nature关注发育不良如何影响大脑
在孟加拉国进行的前所未有的研究可以揭示营养不良,卫生条件差等挑战对儿童发展的影响。
在达卡,一名小孩接受脑电图测量脑电活动
1在二十世纪六十年代末期,一组研究人员开始在危地马拉的农村向农村家庭开始提供营养补品。他们正在测试假设,在生命的头几年提供足够的蛋白质可以减少发育迟缓的发展。
它的却如此。获得补充剂的儿童比对照组高出1至2厘米。但是好处并没有停止。接受增加营养的儿童在阅读和知识测试方面得分高于青少年,当研究人员在二十世纪初期返回时,在前三年接受补充的妇女完成了更多的上学年龄,男子的身高较高收入。
佐治亚州亚特兰大埃默里大学的母婴营养专家ReynaldoMartorell说:“如果没有进行这些后续行动,这项研究可能已经被大部分遗忘了,他们领导了后续研究。”相反,他说,研究结果使世界银行等金融机构认为早期营养干预是对人类健康的长期投资。
由于危地马拉的研究,世界各地的研究(巴西,秘鲁,牙买加,菲律宾,肯尼亚和津巴布韦)都存在相关的考试成绩低或幼儿认知较低。
一幅画面缓慢展开,生活的早期太短是不利条件的标志,例如饮食不良和定期的腹泻疾病,以及智力缺陷和死亡率的预测因素。但并不是所有发育迟缓,这对全球约1.6亿儿童的影响与这些不良后果有关。现在,研究人员试图解开增长和神经发育之间的联系。营养不良是罪魁祸首吗?情绪忽视,传染病还是其他挑战呢?
ShahriaHafizKakon在前线试图在孟加拉国达卡贫民窟回答这些问题,约有40%的儿童在两岁以前阻碍了成长。作为孟加拉国际腹泻病研究国际中心(icddr,b)在达卡的医务人员,她率先发展成功的儿童首例脑成像研究。“这是孟加拉国进行大脑成像研究的一个新想法,”Kakon说。
研究在其他方面也是创新的。由比尔·梅林达·盖茨基金会在华盛顿州西雅图提供资金,这是首批研究发现世界中婴儿和幼儿大脑如何应对逆境的研究之一。并且它承诺提供关于幼儿发育和认知表现的重要基线信息。
Kakon及其同事们对两个月和三个月大的儿童进行磁共振成像(MRI)测试,并确定了发育迟缓的儿童的脑区比其他儿童更小。他们还使用其他测试,如脑电图(EEG)。
犹他州普罗沃青年大学的健康科学家本杰明·克罗克斯顿(BenjaminCrookston)说,“脑成像可能真的有帮助”,作为了解这些幼儿大脑发生的一切。报告说,增长不足与认知挫折之间有联系的国家。
2发育迟缓的阴影
年,世界卫生组织(WHO)报告了广泛的研究,衡量诞生和五个在巴西,加纳,印度,挪威,阿曼和美国之间的年龄孩子的身高和体重。结果表明,世界上健康,充足的儿童遵循非常相似的增长轨迹,为非典型增长树立了基准。世界卫生组织决定,发育迟缓是指在特定年龄的中位数以下的两个标准偏差。这样的区别可以看似微妙。6个月大的时候,一个女孩如果长61厘米,就会被认为发育迟缓,尽管这个中位数不到5厘米。
SmitaSharma
研究人员在测试期间招待孩子测量大脑中的血流量。
基准有助于提高对发育迟缓的认识。在许多国家,超过30%的五岁以下儿童符合定义;在孟加拉国,印度,危地马拉和尼日利亚,超过40%。年,对发育迟缓的影响越来越多的一致意见促使世卫组织承诺在年之前减少五岁以下儿童人数,发育迟缓40%。
即使官员开始采取行动,研究人员意识到协议中存在严重缺陷,以确定与发育迟缓相关的问题。大脑发育的许多研究依赖于不适合幼儿的记忆,言语和其他认知功能的测试。明尼苏达州明尼苏达大学的儿科医生和儿童心理学家迈克尔·乔治亚夫(MichaelGeorgieff)说:“婴儿没有太多的行为表现。如果父母和医生必须等到孩子们在学校注意到任何分歧,那么介入可能要迟到了。
这就是卡康的工作所在。在1.63米,她不高于西方的标准,但在她所在的达卡的小型公寓建造的诊所,她坐在她大部分的女同事身上。最近早上,她和一个母亲在半夜打那个女人的儿子发烧了。在检查这个男孩之前,卡康问她妈妈家里是怎么样的,他在学校怎么样,正如她平常一样。许多父母叫Kakonapa-孟加拉语为大姐姐。
大约五年前,盖茨基金会变得有兴趣跟踪生活在逆境中的幼儿的大脑发育,特别是发育迟缓和营养不良。该基金会一直在研究儿童对Kakon诊所疫苗的反应。发展迟缓的速度加上团队与参与者的强大联系,已经达成协议。
为了使研究得到实地考察,该基金会将达医院的儿科神经科学家和马萨诸塞州哈佛医学院的CharlesNelson联系起来。他具有脑成像技术和童年逆境。年,他开始研究跟踪在恶劣的罗马尼亚孤儿院长大的儿童的大脑发育。孩子们虽然吃饱,但几乎没有刺激,社会接触或情感上的支持。许多人经历了长期的认知问题。
尼尔森的工作透露,孤儿的大脑有忽视的痕迹。MRI显示,八岁以前,与生物家族养育的孩子相比,他们的灰色和白质较小,与注意力和语言相关的区域。一些从孤儿院搬到寄养家园的孩子,幸免了一些赤字。
达卡研究中的孩子有完全不同的成长。他们被景点,声音和大家庭所包围,他们经常都住在紧张的地方。尼尔森说:“孩子躺在一个婴儿床上的对面,整天盯着白色的天花板”。
但是,孟加拉国的孩子确实处理营养不良和卫生问题。研究人员还没有探讨这种情况对脑发育的影响。有成年贫困儿童的脑成像研究,如发育迟缓,可能是营养不良的代替。但这些主要集中在高收入地区,如美国,欧洲和澳大利亚。尼尔森说,不管孩子多么贫穷,大多数都有一些营养丰富的食物,干净的水和管道。达卡贫民窟的人们生活在打开的污水渠周围。“还有更多的孩子喜欢在达卡的世界各地的孩子们,”他说。“而且我们从脑子里一无所知。”
3逆境的痕迹
到年初,纳尔逊的团队和孟加拉国的研究人员将谦卑的达卡诊所变成了一个最先进的实验室。对于他们的EEG设备,他们不得不在墙上找到一个没有电线的房间,没有空调设备,这两个设备都可能会干扰设备检测大脑活动的能力。
研究人员还建立了功能性近红外光谱(fNIRS)的空间,其中儿童佩戴测量大脑血流量的传感器头带。该技术提供与功能性MRI相似的脑活动信息,但不需要大型机器,孩子不必保持静止。fNIRS自20世纪90年代末以来一直用于婴儿,现在正在低收入群体中获益。
ShahriaHafizKakon(右)和一名同事观看了EEG会议录音。
研究人医院进行MRI检查。到目前为止,他们扫描了12个2至3个月的婴儿,发育迟缓。与发达国家的罗姆人孤儿和长大的贫困儿童相似,这些儿童的灰质体积比20个非发育不良的婴儿少。纳尔逊说,在这么年轻的时候看到这些差异是非常糟糕的。很难知道哪些地区在这样的小孩身上受到影响,但灰色较少则与六个月大的语言和视觉记忆测验的分数有关。
达卡研究中约名儿童在36个月时进行了fNIRS测试,研究人员发现有发育迟缓和其他逆境的人群有明显的大脑活动模式。孩子们越短,他们对非社会刺激的图像和声音(如卡车)的大脑活动越多。更高的孩子对社会刺激作出了更多的反应,如妇女的面孔。这可能表明大脑区域成为专门用于某些任务的过程的延迟,尼尔森说。
EEG检测到发育迟缓的儿童之间的电活动更强,以及反映问题解决和大脑区域之间交流的一系列脑电波。这对研究人员来说是一个惊喜,因为在孤儿和贫困儿童中的研究普遍发现遏制活动。这个差异可能与达卡儿童面临的不同类型的逆境有关,包括粮食不安全感染和抑郁率高的母亲。
纳尔逊的团队正在努力解析达卡儿童脑部活动差异对哪些形式的逆境似乎最为负责。EEG测试中增强的电信号与血液中炎症标志物的增加密切相关,这可能反映出更多的暴露于肠道病原体。
如果这种情况持续下去,因为更多的孩子被测试,它可以指出改善卫生和减少胃肠道感染的重要性。或者产妇抑郁症可能与大脑发育密切相关,在这种情况下,帮助母亲可以像确保他们的婴儿营养良好一样重要。“我们还不知道答案,”尼尔森说。
参加测试的36个月的参与者现在大约5岁,团队正在准备采取一些后续测量。纳尔逊说,这些将会提示儿童是否继续保持同样的大脑发育轨迹。研究人员还将给予五岁的智商和上学准备测试,以评估早期测量是否预测学校表现。
4一个更好的基准
这些研究的挑战之一是研究人员仍然在努力计算出正常大脑发育的样子。达卡研究开始前几年,英国和冈比亚研究人员团队在最初两年内针对冈比亚农村儿童进行脑电图和fNIRS测试。他们也由盖茨基金会资助。
与达卡研究类似,研究人员正在研究大脑发育如何与一系列措施相关,包括营养和亲子互动。但是一路上,他们正在努力为儿童定义脑功能的标准轨迹。
波特兰俄勒冈州健康与科学大学的儿科神经科学家丹尼尔·马克斯(DanielMarks)和美国国立卫生研究院的一名顾问丹尼尔·马克斯(DanielMarks)说,盖茨基金会和美国国立卫生研究院有很大的推动力。“这只是对问题的紧迫性的反映,”他说。
达卡研究的希望之一,以及为此提供资金的动力是,它将揭示婴儿大脑中不同的模式,这些模式预示着生活的后期可能会导致不良后果,并且可以用来了解干预措施是否有效,JeffMurray说,盖茨基金会发现和翻译科学副主任。
Martorell说,任何这种干预措施都可能包括营养。他和他的同事正在对危地马拉村民进行另一项后续研究,看看那些在7岁以前获得蛋白质补充剂的人是否在40年后有较低的心脏病和糖尿病。但是,单独的营养不太可能足够-要么预防发育迟缓或促进正常的认知发育,Martorell说。到目前为止,最成功的营养干预措施有助于克服典型高度赤字的三分之一。这样的程序可能非常昂贵;在危地马拉的研究中,例如,研究人员经营特殊中心提供补充剂。
然而,研究人员正在努力改善干预措施。参与孟加拉国疫苗研究的小组正在计划在孕妇中测试补品,希望能够提高婴儿的出生体重,并在生命关键的前两年保持增长。腹泻病研究中心营养和临床服务高级主管TahmeedAhmed正在计划对诸如香蕉和鹰嘴豆等食品进行试验,以期在12至18个月的孟加拉国儿童中促进良好肠道细菌的生长。健康的细菌群落可以使肠道不易受到干扰营养吸收的感染,并增加身体炎症。
这些研究的目的不是为了判断儿童是否生长发育迟缓、大脑发育是否良好,而是为了北京公立医院里哪所治疗白癜风好北京治疗白癜风哪里医院效果好