AJP:青少年飲酒後大腦發育軌跡發生改變

來自美國加州SRI國際健康科學中心、斯坦福大學等機構的研究人員聯合在The American journal of psychiatry雜誌上發表的一項縱向研究指出，飲酒會破壞青少年大腦的正常生長軌跡：特定腦區灰質體積下降更快，白質體積增加更慢。

對大腦的縱向研究發現，大腦成熟的特徵為：前十年內皮層灰質體積的增加，隨後持續減少；與之相反白質體積在青春期持續增長，直到第三個十年增長軌跡放緩。鑒於許多青少年會在青春期冒險嘗試「成人行為」（如飲酒），因此推測青少年大腦的進化可能會受到環境影響，過量的有害物質可能導致灰質體積減少的加速和/或白質增長的減弱。這一推測在最近的一項縱向研究中有所發現：被試包括55名年齡在14歲至19歲從未喝酒或用藥的青少年，在兩年的隨訪研究中，結構MRI分析表明與無酒無毒的青年相比，其他開始飲酒或吸毒的年輕人右側額中回的皮層厚度減少大於預期，且局部白質體積增長遲緩。來自加利福尼亞門洛帕克的SRI國際健康科學中心，斯坦福大學，加州大學聖地亞哥分校拉霍亞分校，加利福尼亞大學聖地亞哥分校，杜克大學，匹茲堡大學，俄勒岡州衛生與科學大學，大邱慶北學院的聯合研究對大腦結構的正常發育軌跡和飲酒後的影響進行了探索。

該研究採集了483名青少年（這被試數量，你怕了嗎？）（12-21歲）在開始飲酒前，飲酒後1年和2年的MRI影像，並通過評估第2年的飲酒情況將所有被試分為三組：356人不飲酒，65人適度飲酒，62人重度飲酒。使用MRI量化大腦區域性皮層和白質體積，並以正常組青少年每年的百分比變化（斜率）作為開始中度或重度飲酒的青少年的對照組進行研究。研究有兩個主要目的：1）建立正常人白質灰質體積的生長軌跡；2）檢驗開始飲酒的年輕人的大腦發育是否與前人研究中酗酒人群的發育軌跡一致。

分析方法

1.大腦結構的正常發育軌跡。

正常發育的大腦結構軌跡通過計算無/低飲酒組中的正常被試的區域腦容量變化軌跡來確定。腦區包括六個主要雙側肺葉的灰質ROIs和三個白質ROIs，將每個ROI每年的變化量除以基線值再乘以100表示該腦區每年變化的斜率，然後進行回歸分析去除腦區，種族和幕上體積的影響，最後使用一般線性模型計算年齡，性別及其相互作用的影響。（圖1）。

圖1展示了所有正常組被試基線，第1年、第2年額葉灰質體積和中央白質體積的隨訪值。基於線性混合效應模型（lmer）計算了男性女性一到兩個標準偏差的變化曲線，發現：額葉體積呈線性下降趨勢，而白質體積的增長隨年齡增長而減慢，此外這兩個區域男生的體積都比女生大。右邊的圖表與左邊的圖表數據相同，但針對幕上體積的變化進行了調整，已減少區域體積中的性別差異。

2.飲酒對發育軌跡的影響

基於一般線性模型，分別比較適度飲酒組、重度飲酒組和正常組的組間差異，協變數包括年齡、性別、地點、種族和幕上體積。進行差異比較的兩組的Cohen"sd首先通過混合效應模型回歸了性別、地點、種族和幕上體積的影響（p≤0.01）。

此外對34個Desikan-Killiany皮層分區模板重複上述分析，使用Pearson檢驗和Spearman秩和確認檢驗對第2年隨訪測量指標（年終飲酒天數、飲酒次數、狂歡次數、以及過去一年所有飲酒場合中最多的量）與回歸過年齡，性別，部位，種族和幕上體積的變化斜率進行探索性相關分析。

結果

1.大腦結構的正常發育軌跡

平均而言，所有6個灰質區域均呈下降趨勢（t值範圍為211.466至227.158，p，1028至10287）（表2）。所有ROI隨年紀增加呈單調遞減軌跡（圖2；表2）。女性的年降低率高於男性，但性別年齡的交互作用不顯著（表2）。

與皮層區域相比，三個白質體積呈增長趨勢（t值範圍從30.656到44.134，p，102100）（表2）。增長隨年齡增長而減慢（簡單年齡效應的t值從28.173到213.617，p<>）（表2）。此外三個ROI的年齡性別交互作用顯著，男性增長趨勢較女性呈更快減弱（圖2；表2）。

表2. 正常組每個ROI年齡，性別和年齡 - 性別交互作用的一般線性模型結果

圖2. 正常組所有ROI灰質體積和白質體積隨時間的變化斜率圖示。散點圖展示了不同性別被試變化斜率隨時間的變化，每個散點圖下面的條形圖展示三組被試的平均變化斜率。

2.飲酒對發育軌跡的影響

（1）控制年齡，性別，地點，種族和幕前量後的組分析結果。

組分析結果：分別對【65人中度飲酒組與356正常組】，62【人重度飲酒組與356人正常組】兩組進行了比較。只在重度組VS正常組發現了顯著的組效應（表3）：與正常組相比，重度組額葉、扣帶和總灰質體積下降得更快，中心白質的擴張速度更慢（圖3和圖4）。額葉區域經Bonferroni校正後是顯著的。儘管中度飲酒組與重度組呈現類似趨勢但組間差異不顯著（表3；圖4）。

表3. 三組被試每個ROI的一般線性模型和效應量估計結果

圖3. 重度飲酒組比正常組灰質體積減少幅度顯著更大的腦區

圖4. 三組被試每個ROI的體積平均變化率（平均斜率）

後續分析結果：由於重度組的被試年齡較大，因此納入62名對照組對其進行了分析。與正常組相比，前額灰質體積繼續下降（t= 22.004，p = 0.047），儘管p值沒有達到Bonferroni校正確定的顯著性閾值。而對家族史、社會經濟地位和地區之間的組差異分析結果均不顯著。

DK模板34個ROI分析結果：12個皮層區域顯示重度組體積減少比正常組塊，其中3個區域顯著：尾額中，上額葉和後扣帶（圖5；表S1）。

圖5. 重度飲酒組比正常組灰質體積減少幅度顯著更大的區域

表S1. 重度飲酒組和正常組的平均剩餘容量和兩組t檢驗的差異以及DK模板中34個腦區的p值

探索性相關分析結果：組織損失的加速與過去一年中最大飲酒量相關（圖6）。

圖6. 中度和重度飲酒組的組織損失率與過去一年最大飲酒量顯著相關的腦區

（2）基線組差異分析。通過比較兩個飲酒組和正常組在基線時腦區體積的差異發現所有ROI都沒有顯著差異，而對34個皮層腦區的分析發現了一個體積較小的區域（旁海馬，p= 0.046），還有一個較大的區域（顳中，p= 0.045），但多重比較後並不顯著。

酗酒家族史：陽性家族史定義為具有至少一個有酒精使用障礙史的一級親屬，將三個組組內屬於陽性與陰性家族史的變化斜率進行非參比較（Mann-Whitney-Wilcoxon）。正常組和中度組的家族史比較結果沒有顯著差異，但重度組中陽性家族史（N=21）比陰性家族史（N=41）在三個區域的斜率變化更快：頂骨（W= 231，p= 0.003），枕骨（W= 255，p= 0.008）和總灰質體積（W= 274，p= 0.019）。額葉（W= 304，P= 0.061）和扣帶回（W= 303，P= 0.058）的灰質體積呈現類似趨勢但不顯著。

使用大麻和酒精：將飲酒組按吸食大麻量分為兩組對變化斜率進行分析，結果與預期相反，酒精和大麻共同使用組在腦島灰質體積減少較只飲酒組更慢（t= 2.551，p= 0.014 ）。

討論

這項縱向研究揭示了青少年在2年內組織特異性的大腦發育模式，對於皮層灰質，一般情況下青春期前下降最快，而青春期下降速度減慢。兩性的發育軌跡相對恆定（單調），但女孩比男孩更陡峭，其中頂葉皮層變化最大，年齡最小的男孩每年平均下降約2.5％，最年輕的女孩每年平均下降約3％。隨著灰質體積下降白質體積增長，在青春期前，特別是男性，白質體積增長速度加快，而青春期後期和成年後減慢，例如年青春期前期的中央白質量每年增加約1.5％，而青春期後期每年增加在0.75％以下。

對青少年飲酒的分析發現在青少年時期開始飲酒會破壞特定皮層灰質區域的正常生長軌跡。儘管在中度飲酒者中沒有觀察到對腦容量軌跡的顯著影響，但許多測量值都表明該組呈現出與重度組類似的變化趨勢。在額葉區域觀察到的顯著變化可能是由於飲酒時流入大腦血流的酒精會刺激該區域。此外，無論是否使用大麻，飲酒青少年大腦生長軌跡都是紊亂的，而可能導致異常皮層體積軌跡的因素也包括過去一年中最大的酒精攝入量和酗酒家族史。

（看完這個研究，嚇得我趕緊猛喝了兩杯白酒壓壓驚）

參考文獻：PfefferbaumA, Kwon D, Brumback T, et al. Altered brain developmental trajectories inadolescents after initiating drinking[J]. American journal of psychiatry, 2017:appi. ajp. 2017.17040469.