《Developmental Cognitive Neuroscience》：Dimensional Adversity, Brain-Age, & Mental Health: Differences in Male and Female Adolescents
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本研究针对早期逆境(ELA)如何通过影响青少年大脑发育成熟度(BAG)进而导致心理健康问题这一机制尚不明确的问题，开展了基于ABCD大型队列的纵向研究。研究发现，大脑年龄差距(BAG)与外在问题行为相关，且逆境对大脑发育的影响存在显著的性别差异，强调了在青少年发展研究中考察性别特异性效应的重要性。
在成长过程中，并非所有孩子都拥有阳光灿烂的童年。早期逆境（Early Life Adversity, ELA），如家庭暴力、情感忽视、经济压力或动荡不安的生活环境，如同笼罩在童年上空的阴霾，已被大量研究证实是日后出现心理健康问题的重要风险因素。近年来，科学家们开始关注一个更深层的问题：这些不幸的经历是否会“催熟”或“延缓”我们大脑的发育进程？这种大脑发育节奏的改变，是否正是连接早期逆境与青春期心理问题的关键桥梁？特别是，男孩和女孩在面对相似逆境时，他们大脑的“成长速度”是否会以不同的方式受到影响？为了解开这些谜团，研究人员将目光投向了大脑的“生理年龄”。
大脑年龄（Brain Age）是一个新兴的概念，它利用机器学习模型分析大脑结构磁共振成像（sMRI）数据，来预测一个人大脑的“看起来”的年龄。预测出的脑年龄与个体实际年龄（即chronological age）之间的差值，被称为大脑年龄差距（Brain-Age-Gap, BAG）。一个正的BAG值意味着大脑结构看起来比实际年龄更“老成”，而负值则意味着更“稚嫩”。尽管一些研究试图探索早期逆境与BAG的联系，但结果并不一致，且很少有研究去检验BAG是否在逆境导致心理问题的过程中扮演中介角色，也极少关注潜在的性别差异。
为此，由Michelle Shaul、Sarah Whittle、Nandita Vijayakumar等研究者组成的团队，在《Developmental Cognitive Neuroscience》上发表了一项重要研究。他们利用美国青少年大脑认知发展（Adolescent Brain Cognitive Development, ABCD）大型纵向队列的数据，对7658名9至14岁的青少年进行了追踪调查。研究旨在探讨四种不同维度的早期逆境（威胁、心理社会剥夺、家庭不稳定和社会经济压力）是否会通过影响大脑年龄差距（BAG），进而导致内在问题（如焦虑、抑郁）和外在问题（如攻击、违纪行为）的增加，并特别探索了这些路径是否存在性别差异。
为了回答这些问题，研究人员综合运用了几项关键技术。首先，他们基于理论驱动的验证性因子分析（Confirmatory Factor Analysis, CFA）构建了四个维度的早期逆境潜变量分数，这比简单的累积逆境分数更能精细地反映逆境的不同性质。其次，研究的关键指标——大脑年龄差距（BAG），是通过一个名为SFCN-reg的卷积神经网络机器学习模型计算的。该模型基于一个包含5万多名3-95岁个体的独立大样本训练而成，能够从ABCD研究的T1加权结构磁共振图像中预测每个青少年的大脑年龄。研究人员对预测结果进行了严格的年龄偏差校正，以确保BAG指标的准确性。最后，为了检验BAG的中介作用以及性别的调节效应，研究采用了贝叶斯（Bayesian）混合效应模型和 moderated mediation analysis（有调节的中介分析）等先进的统计方法，并进行了敏感性分析以验证结果的稳健性。所有分析均考虑了种族/ ethnicity、数据收集地点、家庭嵌套结构以及COVID-19疫情影响等重要协变量。
研究结果
1. 大脑年龄差距（BAG）的特征
研究人员成功计算了样本的BAG。预测脑年龄与实际年龄之间存在显著相关（R2= .13），模型的平均绝对误差（MAE）为1.33年，表明预测具有较好的准确性。重要的是，BAG与实际年龄之间没有相关性，说明模型成功消除了年龄偏差。分析还发现，女性的平均BAG略高于男性，意味着在整体上，女性青少年的大脑结构呈现出相对“更老”的表型。
2. 逆境、BAG与心理健康问题的直接关联
分析结果显示，所有四种维度的早期逆境（威胁、剥夺、社会经济压力、家庭不稳定）在基线测量时，都显著预测了三年后随访时更高的内在问题和外在问题症状水平。同时，BAG与外在问题行为显示出稳定的正相关关系：即BAG值越正（大脑看起来越老），青少年的外在问题行为越多。然而，BAG与内在问题行为之间的关联并不显著。出乎意料的是，在合并了男女性别的总样本中，没有任何一种逆境维度与BAG之间存在显著的直接关联。并且，统计上也未发现BAG在早期逆境与心理健康问题之间起到中介作用的证据。
3. 性别差异的发现
当研究人员深入探索性别的影响时，有了重要的发现。性别调节了部分路径。具体而言：
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对于心理社会剥夺和社会经济压力这两种逆境，它们与BAG的关系受到性别调节（第一阶段调节）。事后分析表明，暴露于更高水平剥夺和SES压力的男性，倾向于表现出更负的BAG（即更年轻的大脑表型），而女性则表现出更正的BAG（即更老的大脑表型）的趋势。
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对于威胁性逆境，BAG与外在问题行为之间的关系受到性别调节（第二阶段调节）。在女性中，更正的BAG与更多的外在问题行为相关，而这种关联在男性中并不明显。
结论与意义
这项研究得出了几个关键结论。首先，研究发现早期逆境确实会普遍增加青少年内在化和外在化心理问题的风险，但这种影响并非简单地通过改变整体大脑结构的“表观年龄”（即全球BAG）来实现。其次，一个非常重要的发现是，大脑看起来更“成熟”（正BAG）与更多的外在问题行为相关，这提示大脑结构的早期成熟可能并非总是有益的，在某些情况下可能与适应不良的行为有关。最引人注目的发现在于显著的性别差异。研究表明，早期逆境对大脑发育的影响可能因青少年的性别而异。男性在面临心理社会资源剥夺和物质资源压力时，大脑结构可能表现出相对“延迟”的发育模式；而女性在相似逆境下，则可能倾向于表现出相对“加速”的发育模式，并且这种“加速”与外在问题行为的关联在女性中更为突出。
这些发现具有重要的科学意义和潜在的应用价值。它强调了在探讨早期逆境对青少年发育影响时，采用维度模型区分逆境类型、并充分考虑性别差异的必要性。研究结果挑战了“大脑发育加速一概而论为风险标志”的简单观点，指出其与行为问题的关联可能具有性别特异性。这为了解早期逆境如何通过神经发育机制影响心理健康提供了更精细的视角，提示未来的干预措施可能需要针对不同性别和所经历的逆境类型进行量身定制。虽然BAG作为一个全局性指标可能掩盖了大脑不同区域发育的异质性，但本研究为后续探索特定脑区发育节奏与逆境及心理健康的复杂关系奠定了基础。随着ABCD等大型纵向研究的持续进行，未来研究将能够进一步揭示大脑发育轨迹的动态变化及其长期影响。
总之，这项研究深入揭示了早期逆境、大脑发育与心理健康之间复杂的联系，尤其凸显了性别在这一过程中的关键作用，为推动发展认知神经科学领域的精准研究做出了重要贡献。
