Science：大数据研究可以揭示精神疾病的根源
青少年大脑的大数据
可以揭示精神疾病的根源
以及药物滥用的影响
By Meredith Wadman
陈明 编译
综合了628位儿童大脑核磁共振扫描结果显示，在一项高难度的工作记忆任务中观察到了被激活脑区（黄色和橙色）以及其他区域（蓝色和青色）。
未满10岁的Chya刚刚在巴尔的摩马里兰大学医学院度过了不寻常的一天。这一天中的某些时刻，她在一个用来测试自己记忆力以及其他大脑技能的很“酷”的大脑扫描仪里玩电脑游戏。在另外一个地方，她在iPad上回答了很多关于她的生活和健康的问题。
Chya是巴尔的摩三年级的学生，她苗条，喜欢画画、街舞、喜欢和她的宠物奇瓦瓦玩，Chya是这项前所未有的青少年大脑发展测试的中的一位被试。青少年大脑认知发展研究（即ABCD研究）将在9月完成其两年的招生期，4500名早期参与者的一批数据将会于本月发布到一个可以免费访问的匿名数据库中。这项研究的最终目标是追踪10万个从9岁到10岁孩子10年成长的数据。
在马里兰州贝塞斯达的国立卫生研究院（NIH）提供的第一批3亿美元的资助下，分布在美国21个地点的研究小组定期使用MRI机器记录这些年轻大脑的结构和活动。他们还收集了每个孩子的心理，认知，和成长环境的大量数据，同时也收集了他们的生物标本，比如他们的DNA。除了提供健康青少年 大脑发展的第一个标准化的基准之外，这些信息还可以让科学家探索物质滥用、运动损伤、观看电子屏幕的时间、睡眠习惯，以及其他的情况如何潜在的影响了大脑的成长，或者大脑又是如何影响这些。
“这一领域的很多研究都困扰于以下的事实：我们倾向于在青少年已经开始出现各种不端行为之后拽住他们。所以，事实上，我们正在孩子们从事大量的冒险行为之前用就开始一直跟踪他们了。”明尼苏达大学的临床神经科学家Monica Luciana说，“这将是一个极为丰富的数据系统。”Monica Luciana是ABCD研究的某站点的首席研究员。
阐明酒精和药物滥用的影响是该研究主要投资者的一个关键目标：国家药物滥用研究所（NIDA）和国家酒精滥用和酒精中毒研究所（NIAAA）都在贝塞斯达。这项研究的主要推动者，NIDA的主任Nora Volkow说“有一种解决这些问题紧迫感”。她认为，最近几个州的大麻合法化使得这项研究特别适时。
已经有其他使用核磁共振跟踪青少年的大脑发育的研究了。欧洲的IMAGEN已经招募了2000名14岁的孩子，并在在过去的十年间对他们的大脑进行了定期的扫描。并且，NIAAA一直在资助酒精的影响，每年扫描800多名年轻人大脑一次，为期4年。但是，ABCD计划“将是迄今为止规模最大的研究”Volkow说，“这项研究（也）更持久，更年轻，而且在测试方面更为全面。”
研究人员每两年对Chya和其他被试的大脑结构进行成像，并且在他们执行记忆、奖励和人脸识别任务之时记录他们的神经活动。每年都会测量参与者的身高、体重和腰围，并回答旨在评估心理症状的问卷。每年也会询问他们的环境影响情况，比如家庭冲突和邻里犯罪。
这项研究旨在描述青少年大脑发育的正常轨迹，类似于儿科医师办公室的身高和体重图，并用其回答那些相关研究无法解决的、类似于“先有鸡还是先有蛋”的问题。例如，从青春期或成年早期开始吸食大麻人的海马（长期记忆形成和学习的重要区域）神经轴突之间的连通性明显比非使用者少。但是，使用大麻者的大脑是否从一开始就不一样，所以导致他们大量吸食大麻？或者，这些变化是吸烟导致的？
伯灵顿佛蒙特大学ABCD研究站的首席研究员，神经生物学家Hugh Garavan说：“你可以在这些孩子9岁和10岁的时候，对他们做一个很好的基准评估。”那么，当有人在16岁时出现精神病时，我们可以回头看看他们在9, 10, 11岁和12岁时的大脑和心理评估。在那些时候标记了风险么？”
人们希望这样的标记最终能够让人们更早地诊断、治疗或预防药物滥用、精神疾患以及其他的疾病。这项研究的一个关键优势是它可以通过招募足够多的儿童（包括800对双胞胎）来回答那些需要大量被试者的问题，例如，大脑对某种药物的使用是否有特别敏感的年龄窗口。
这项研究旨在反映美国的社会经济、地理、种族和民族的多样性。规划者希望在研究池中有6%的亚裔美国人，16%的黑人，24%的西班牙裔人。截至1月初，在招募开始了8个月之后，亚裔美国人和黑人登记人数分别为2%和12%，22%的拉美裔接近目标，而“其他”类别，包括混血儿和美国原住民，足足登记了11%人数，超过组织者设定的5%目标一倍多。
ABCD研究计划的成形遇上了一些不顺利的情况。在2014年5月，当它的规划者们举行第一次会议时，NIH的一项国家儿童研究试图跟踪10万名从子宫到21岁的孩子，由于后勤工作令人望而生畏，目标超出预期，以及超过预计的成本30亿美元而失败。NIAAA董事George Koob回忆说：“我们非常，非常清楚，因为这项儿童研究，我们不想在圣诞树上挂太多的饰品。”
截至2016年9月，ABCD研究一直在招募9岁和10岁儿童的注意力持续时间和摆动的研究。组织者设想，11500名参与者在十年间会有15%的退出率，留下所剩的1W人。有些人担心这可能是乐观的，但Garavan乐观的说：“因为这是一个纵向研究，我们必须确保孩子们享受这种体验。”
Garavan招募的一名新的被试，Afton回忆说：“你必须让水滴进两个瓶里，而不是吐进去。这很有趣，”去年9月，在他10岁生日的前一天，他在UVM扫描了他的大脑。“最终他们将学习如何通过核磁共振成像仪观察他们的大脑，以此跟踪某人是否患有抑郁症或其他疾患。我觉得很酷。而且我想帮忙。”
对于上个月离开巴尔的摩研究站的Chya来说，印在她T恤上的照片是她的大脑和ABCD研究站的合影。她计划明年同一时间回来。
* ABCD研究的参与者都是匿名的；本文中的孩子们允许使用他们的名字。该论文发表于《大脑与行为》doi:10.1126/science.aas9080
- 发表于:
- 原文链接：http://kuaibao.qq.com/s/20180109G0P1IT00?refer=cp_1026
- 腾讯「腾讯云开发者社区」是腾讯内容开放平台帐号（企鹅号）传播渠道之一，根据《腾讯内容开放平台服务协议》转载发布内容。
- 如有侵权，请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。
相关快讯
扫码
添加站长 进交流群
领取专属 10元无门槛券
私享最新 技术干货
腾讯云开发者
