出品|网易科学人栏目组
译者|小小
在孟加拉国进行史无前例的研究显示，营养不良、卫生条件差以及其他负面因素确实会对孩子的健康发育产生重大影响，导致他们发育不良，甚至影响认知能力。
图1：在孟加拉国首都达卡，这个孩子正接受脑电图扫描，以测量其脑电活动
在20世纪60年代后期，研究人员开始向危地马拉乡村地区拥有幼儿的家庭发放少量营养补充剂。他们正在测试一种假说：在生命诞生最初的几年里，如果能提供足够的蛋白质应该可以减少发育不良的发病率。结果的确证实了研究人员的推测，与其他同龄人相比，服用营养补充剂的儿童平均身高会长高1到2厘米。
但好处并非仅限于此，获得营养补充的孩子进入青少年时期后，在阅读和知识测试中的得分也更高。研究人员在本世纪初重返这里时，发现那些出生后3年服用营养补充剂的女性受教育程度更高，男性收入也更高。美国埃默里大学母婴营养专家、领导后续跟进研究的雷纳尔多·马托雷尔（Reynaldo Martorell）表示：“如果没有这些跟进，这项研究可能已经被淡忘。而这些调查结果让世界银行等金融机构认定，早期营养干预是对人类健康的长期投资。”
自从在危地马拉研究以来，世界各地（巴西、秘鲁、牙买加、菲律宾、肯尼亚以及津巴布韦）等研究都发现，发育不良的儿童在认知测试中得分较低，在学校成绩较差。研究人员逐渐发现，生命初期处于不利条件下，如不良的饮食习惯和定期发作的腹泻病等，都是智力缺陷和死亡命运的先兆。但并非所有发育不良都与这些糟糕的结果有关，营养不良估计正对全球1.6亿儿童产生影响。
现在，研究人员正试图解开成长发育与神经发育之间的关系。营养不良是罪魁祸首吗？情绪忽略、传染病或其他挑战也在发挥作用吗？为了找到这些问题的答案，孟加拉国际腹泻病研究中心医学主任沙赫里亚·哈菲兹·卡孔（Shahria Hafiz Kakon）深入达卡贫民窟进行研究，那里约40%的2岁儿童患有发育不良。卡孔正对发育不良的儿童进行脑成像研究，而在孟加拉国进行类似研究绝对是个新想法。
这项研究在其他方面也有所创新。卡孔的研究获得比尔和梅林达·盖茨基金会的资助，这也是第一个研究发展中国家婴儿和幼儿大脑如何应对逆境的实验。它有望为儿童早期发育和认知能力提供重要的基线信息。卡孔和她的同事们已经对两三个月大的孩子进行磁共振成像（MRI）测试，发现发育不良的孩子脑容量更小。他们还利用了其他测试，如脑电图等。
美国犹他州杨伯翰大学健康专家本杰明·克鲁克斯顿（Benjamin Crookston）曾在秘鲁和其他低收入国家领导研究发育不良与认知缺陷之间的联系，他说：“大脑成像可能是非常有帮助的方法，可以看到这些幼儿的大脑活动。”
2006年，世界卫生组织（WHO）发布了一项广泛的研究报告，在巴西、加纳、印度、挪威、阿曼以及美国测量从出生到5岁之间孩子的身高和体重变化。结果表明，世界各地健康、营养良好的儿童遵循非常相似的成长轨迹，并据此为非典型成长建立了基准。世界卫生组织为发育不良制定定义，即身高低于某个年龄段的平均身高。这种差别似乎很微妙。在6个月大的时候，如果女婴的体长为61厘米，即使只比同龄人平均体长短5厘米，也会被认为是发育不良。
图2：在测试大脑血流过程中，研究人员正逗弄这个孩子
这个基准有助于提高人们对发育不良的认识。在许多国家，超过30%的5岁以下儿童符合这个定义。而在孟加拉国、印度、危地马拉以及尼日利亚，符合这个定义的儿童比例超过40%。2012年，舆论影响促使世界卫生组织做出承诺，即到2025年将发育不良5岁以下儿童数量减少40%。
即使各国已经采取行动，但研究人员意识到，在确定与发育不良问题相关的标准方面存在巨大差距。许多关于大脑发育的研究依赖于对记忆力、语言和其他认知功能的测试，而幼儿通常不适合进行这些测试。明尼苏达大学儿科医生、儿童心理学家迈克尔·乔治杰夫（Michael Georgieff）表示：“婴儿没有太多的行为习惯。如果父母和医生不得不等到孩子们上学才注意到差异，那么进行干预可能为时已晚。”
这就是卡孔介入的原因。按照西方标准计算，1.63米的她不算高，但在她工作的达卡小公寓楼里，她的身高超过了大多数女同事。不久前，她接到一位母亲深夜打来的电话，称其儿子发烧。在对孩子进行检查前，卡孔询问了塔的家庭情况，以及男孩在学校的表现，她经常这样做。
大约5年前，盖茨基金会开始关注生活在贫困地区幼儿的大脑发育情况，特别是发育不良和营养不良。该基金会在卡孔所在诊所研究儿童对疫苗的反应。随着与参与者建立起牢固的联系，发育不良的研究日益深入。为了加强研究，盖茨基金会将达卡研究小组与波士顿儿童医院的儿科神经学家、马萨诸塞州哈佛医学院研究人员查尔斯·尼尔森（Charles Nelson）联系起来，尼尔森在大脑成像和儿童逆境方面有专长。
2000年时，尼尔森开始了一项研究，追踪在罗马尼亚孤儿院长大的孩子的大脑发育情况。虽然衣食无忧，孩子们几乎没有受到刺激，保持社会接触和情感支持，但许多人经历了长期的认知问题。尼尔森的工作揭示了孤儿的大脑承受着忽视的痕迹。核磁共振成像显示，在8岁的时候，与由亲生父母抚养长大的孩子相比，这些孤儿大脑中与注意力和语言相关的灰质和白质更少。有些从孤儿院被送到寄养家庭的幼儿则可避免这种缺陷。
达卡研究中的孩子们有完全不同的教养。他们居住的环境很差，常常是整个大家庭住在狭窄的空间里。尼尔森说：“孩子们躺在婴儿床上，整天盯着白色的天花板”。但是孟加拉国的孩子确实学会应对营养不足和卫生问题。研究人员还没有探索这些条件对大脑发育的影响。对贫困儿童大脑成像研究显示，发育不良可能是营养不足的代名词。
但这些问题主要集中在高收入地区，如美国、欧洲和澳大利亚。尼尔森说，不管那里的孩子多么贫穷，大多数人都可以获得有营养的食物、干净的水和卫生设施。而达卡贫民窟的孩子们，只能在污水周围生活和玩耍。他说：“世界上有更多像生活在达卡的孩子，我们从大脑层面上对他们一无所知。”
到2015年初，尼尔森的团队和孟加拉国的研究人员把简陋的达卡诊所改造成了最先进的实验室。为了安置脑电图设备，他们不得不寻找墙里没有电线和空调设备的房间，因为这些设备可能干扰设备检测大脑活动的能力。研究人员还为功能近红外光谱（fNIRS）找到专门的房间，孩子们戴上这种满是传感器的头带，以监测大脑血流情况。该技术提供了与功能磁共振成像相似的大脑活动信息，但它不需要大型机器，孩子们也不必保持静止不动。自从20世纪90年代末开始，fNIRS就被应用于婴儿身上，如今在低收入人群中获得了越来越多的吸引力。
图3.卡孔和同事正在查看脑电图记录
研究人员也在诊所附近的医院中进行核磁共振成像操作。到目前为止，他们已经对12个年龄在2到3个月的发育不良婴儿进行扫描。与罗马尼亚孤儿和生活在发达国家贫困地区儿童相似，这些孩子大脑中的灰质体积比20个发育正常的婴儿更小。尼尔森说，在这么小的孩子身上看到这种差异是“非常糟糕的”，因为很难分辨出哪些大脑区域对这些年幼的孩子产生影响。但对6个月大的孩子测试显示，较少的灰质与语言成绩差和视觉记忆得分低有关。
有130个孩子36个月大的时候在达卡诊所接受了fNIRS测试，研究人员在发育不良和其他病症幼儿身上看到了完全不同的大脑活动模式。体长越短的孩子，对非社会刺激的图像和声音（比如卡车）产生的大脑活动回应越多。而个子高的孩子对社会行刺激的反应更大，比如女性面孔。尼尔森说，这可能意味着大脑区域中专门处理某些任务的功能延迟所致。
在发育不良的儿童身上，脑电图检测到较强的脑电活动，以及一系列的反映解决问题和大脑区域之间沟通的脑电波。这令研究人员感到吃惊，因为对孤儿和贫困儿童的研究常常发现，他们的脑电活动受到抑制。这种差异可能与达卡儿童面临的不同类型的逆境有关，包括食物不安全、感染以及患有严重抑郁症的母亲。
尼尔森的研究小组正试图分析达卡儿童大脑活动的差异，哪种形式的逆境影响最大。脑电图测试电信号增强与血液中炎症标志物的增加密切相关，这可能反映出他们肠道中病原体更多的情况。如果这一点能在更多的儿童身上受到证实，那么就可以证明改善卫生设施和减少胃肠道感染的重要性。产妇抑郁症可能也与儿童大脑发育密切相关，在这种情况下可帮助母亲确保婴儿有良好的营养同样重要。尼尔森说：“我们还不知道答案。”
在36个月大时参与测试的孩子如今已经5岁左右了，研究人员正在准备采取一些后续措施。尼尔森说，这些会证明孩子们的大脑发育轨迹是否在继续。研究人员还将对五岁的孩子进行智商和入学准备测试，以确定他们的早期测量是否可以预测他们在学校的表现。
这些研究所面临的挑战之一是，研究人员仍在试图找出正常大脑发育的样子。在达卡研究开始之前的几年，由英国和冈比亚研究人员组成的团队对冈比亚农村地区2岁以下的幼儿进行脑电图和fNIRS测试。他们也得到盖茨基金会的资助。类似于达卡的研究，研究人员正在研究大脑发育与一系列因素的关系，包括营养和亲子互动。但在研究过程中，他们也尝试确定儿童大脑功能发育的标准轨迹。
美国俄勒冈健康科学大学的儿科神经学家、盖茨基金会顾问丹尼尔·马克斯（Daniel Marks）表示，盖茨基金会和美国国立卫生研究院正在大力推动这种大脑正常发育的研究。他说：“这只是对问题紧迫性的反映。”盖茨基金会发现和转化科学副主任杰夫·默里（Jeff Murray）说，达卡研究的希望以及为资助它的动机在于，它将揭示婴儿大脑中不同的模式，这些模式可以预测日后的不良后果，可被用于决定干预措施是否有效。
马托雷尔称，任何这样的干预措施都可能会包括营养。他和同事们正在危地马拉村庄进行另一个后续研究，看那些7岁以前获得蛋白质补充剂的人40年后患心脏病和糖尿病的几率是否较低。但要想防止发育不良，同时促进正常认知能力发展，只提供营养似乎还不够。迄今为止，最成功的营养干预措施帮助克服了大约1/3典型的身高缺陷。
这种方案可能是非常昂贵的，以在危地马拉的研究为例，研究人员经营着特别中心提供的补充营养。然而，研究人员正在努力改进干预措施。在孟加拉国参与疫苗研究的一个团队正计划对孕妇进行补充试验，以期提高婴儿的出生体重，并在婴儿出生后的关键2年中确保他们发育正常。腹泻疾病研究中心的营养和临床服务高级总监塔米德·艾哈迈德（Tahmeed Ahmed）正计划进行食物实验，比如香蕉、鹰嘴豆等，试图促进12到18个月大的孟加拉儿童良好的肠道细菌生长。健康的细菌群落可以使肠道不易感染，同时增强营养吸收，增加身体抗性。
最终，这些研究并非仅仅关于孩子们是否发育不良，甚至他们的大脑看起来是什么样子，而是随着年龄增长生活如何变化。如达卡这样的研究有助于确定干预措施是否应该今早施行，而不是更晚。默里表示：“如果你必须等到孩子25岁才知道他们是否健康，你可能要花25年时间进行每项研究。”
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