一项涉及近1万名青少年的研究发现了那些在15岁之前使用过物质的人与未使用者之间大脑结构的显著差异。许多这些结构上的差异似乎在任何物质使用之前就已经存在于儿童时期,表明它们可能与遗传、环境和其他神经因素共同作用,影响未来物质使用的风险。
“这为一些新兴证据增添了新的视角,即个体的大脑结构,结合其独特的遗传特征、环境暴露以及这些因素之间的相互作用,可能影响他们对药物使用和成瘾的风险和复原力,”美国国立药物滥用研究所(NIDA)主任Nora Volkow博士表示。“了解促成和保护药物使用的各种因素之间的复杂互动对于制定有效的预防干预措施和支持最易受影响的人群至关重要。”
在这项研究中,3,460名在15岁之前开始使用物质的青少年中,大部分(90.2%)报告尝试过酒精,其中许多人还同时使用尼古丁和/或大麻;分别有61.5%和52.4%的孩子在开始使用尼古丁和大麻的同时也报告了酒精的使用。
物质使用的启动与广泛(全局)以及更局部的大脑结构差异有关,主要涉及大脑皮层,部分差异与特定物质相关。虽然这些数据将来可能有助于指导临床预防策略,但研究人员强调,仅凭大脑结构无法预测青少年是否会使用物质,因此这些数据不应作为诊断工具。
该研究发表于《JAMA Network Open》,使用了青少年大脑认知发展研究(ABCD Study)的数据,这是美国最大规模的儿童和青少年脑发育和健康的纵向研究。圣路易斯华盛顿大学的研究人员分析了来自全美9,804名9至11岁的儿童在基线时的MRI扫描,并在三年内跟踪参与者,以确定基线MRI捕捉到的某些大脑结构特征是否与早期物质使用有关。
他们监测了酒精、尼古丁和/或大麻的使用情况,这是早青春期最常见的物质,以及其他非法物质的使用。研究人员比较了从2016年到2021年间报告在15岁前开始使用物质的3,460名参与者与未使用者(6,344人)的MRI图像,评估了包括体积、厚度、脑褶深度和表面积在内的全局和区域大脑结构差异,主要集中在大脑皮层。
皮层是大脑最外层,密集排列着神经元,负责许多高级过程,包括学习、感觉、记忆、语言、情感和决策。这些结构的具体特征和差异——通过厚度、表面积和体积测量——已被与认知能力和神经疾病的变化联系起来。
研究人员在全局水平上确定了五种大脑结构差异,这些差异出现在报告在15岁前开始使用物质的人群中,包括更大的总脑体积和更大的皮下体积。此外,在区域水平上发现了39种大脑结构差异,约56%的区域变异涉及皮层厚度。一些大脑结构差异似乎与使用的物质类型有关。
在事后分析中,研究人员发现,即使排除了在基线MRI采集之前已经报告物质使用的人,许多大脑差异仍然存在。最终的比较是在未报告任何物质使用的人群与1,203名在基线MRI采集时没有任何物质使用经验的物质使用人群之间进行的。二次分析的结果表明,一些大脑结构差异可能在任何物质使用之前就已存在,挑战了这些差异仅由物质暴露驱动的观点,并指出了进一步研究的方向。
尽管一些被识别出存在差异的大脑区域与寻求刺激和冲动行为有关,但研究人员指出,还需要更多的工作来阐明这些结构差异如何转化为大脑功能或行为的差异。他们还强调,基因、环境、大脑结构、产前环境和行为之间的相互作用影响行为。
密歇根大学最近对ABCD研究数据的另一项分析展示了这种相互作用,研究表明早期青春期的功能性脑连接模式可以预测青少年的物质使用启动,而这些轨迹可能受到污染暴露的影响。未来的研究将至关重要,以确定初始大脑结构差异如何随着年龄增长和持续的物质使用或物质使用障碍的发展而变化。
“通过ABCD研究,我们拥有一个庞大且稳健的纵向数据库,超越了之前的神经影像学研究,以理解大脑结构与物质使用之间的双向关系,”该研究的主要作者、印第安纳大学精神病学助理教授Alex Miller博士说。“希望这类研究结合其他关于环境暴露和遗传风险的数据,可以帮助改变我们对物质使用障碍发展的看法,并为未来的成瘾模型提供更准确的信息。”
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