Growth is a result of your child’s genetics, environment, and culture. When your children come to a well-child check, their pediatrician will measure their height and weight at each visit and head circumference when they are 3 years and younger. Not only can it be fun to see how much they have grown between visits, but these measurements also provide important information about their health and development. Growth charts can be on paper or in an electronic medical record. These charts are standardized graphs that use information from a larger population to show how your child compares with other children of the same age and sex. Pediatricians are interested in the “percentile” in which your child falls, as well as if your child is tracking along the same percentile over time. For example, if your child is on the 50% percentile, it means that on average, 50% of children of the same age and sex are bigger than your child and 50% are smaller.

JAMA Pediatrics
Volume 172, Issue 6, June 2018, Page 604

生长发育图表(growth chart)是公共卫生与健康领域的重要工具。它不仅可以揭示儿童发育(如身高体重)的一般规律,为生长发育(如营养摄入情况)评估提供健康参考,而且也可以为各类发育障碍发出预警信号,用于辅助诊断相关疾病,在家庭养育和临床实践中被广泛应用。生长发育是遗传、环境和文化综合作用的过程,学龄期(6-18岁)儿童青少年不仅在身高体重上迎来发育高峰,通过来自校园的系统化教育,认知与学习能力得以快速提升,而且进一步加强了自我独立意识,通过历经青春期而体验愈加丰富的情感,开始徜徉在文化和历史的熏陶中,正为未来成年期的发展做好准备。

脑发育图表可以为研究上述学龄期发展提供综合性的测量和评估工具,推进脑科学在家庭、教育和临床的个体化应用转化;如上图居中所示,粉色粗线是学龄期女孩脑体积发育图表,黑色是某个8岁女孩的三次的追踪测量,提示该同学脑发育速度高于同龄人。

高精度脑成像技术的发展,正在逐步揭开人类心理与行为的脑影像,为脑发育图表研究与应用奠定了基础。脑发育图表研究的核心挑战是建设生长发育队列的和研发可信而有效的测量,进而揭示遗传、环境和文化对脑发育的影响。来自中国科学院、北京师范大学、西南大学、华南师范大学、浙江大学、滨州医科大学的研究团队,联合美国纽约大学和耶鲁大学、荷兰唐德斯脑研究院和伊拉斯姆斯大学、新加坡国立大学的研究人员,历经八年,建立了学龄儿童青少年脑智发育研究队列,推进了脑发育图表测量的信效度方法学,研发了学龄儿童青少年脑发育图表的绘制规范,绘制并比较了中美学龄期脑发育图表。中国科技期刊《科学通报(英文版)》以封面文章形式(上图居左)首次发布这一学龄脑发育图表研究(第65卷22期1924-1934页),董昊铭博士为第一作者,北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室、麦戈文脑科学研究院左西年教授为通讯作者【1】。该学龄脑发育图表研究基于“彩巢计划-成长在中国“脑智发育队列【2】,这一队列已于2017年由《科学通报(中文版)》以封面文章形式(上图居右)发表并详细介绍(第62卷26期3008-3022页)【3】.

该脑发育图表研究,采用同样的加速队列设计,联合在中国重庆地区和美国纽约地区建设了学龄脑智发育队列,首次绘制了全年龄段学龄期脑发育模版和图表,检验了中美脑发育曲线的差异。发现:脑模版在不同年级之间有差别、中美之间有差别,这些差异会影响到脑发育图表的形状。精细的脑网络形态发育曲线建模揭示了中美这些脑发育差异的脑区分布规律:基础功能(如视觉和体感运动)区域,在中美学龄儿童中具有简单而平行的发育轨迹,联合功能(如认知控制和语言以及自我参照)区域,在中美学龄儿童中则表现出复杂而不同的发育轨迹;中美学龄脑发育差异化的区域,在左半球主要分布于默认模式网络,在右半球主要分布于额顶控制网络;研究团队之前发现【4】,不同人之间正是在这两个脑网络上表现出了最大的差别。文章推测这些民族化差异是两国在遗传、环境和文化上的综合差异体现,提示出构建各自脑发育图表的必要性。秉承“开放科学”的精神宗旨,本项研究所有代码和发育图表数据均已在GITHUB公开【5】。

《科学通报(英文版)》同期配发来自“欧洲人脑计划”和“全球青少年影像遗传学联盟”团队科学家的“研究亮点”评论文章【6】,从群体神经科学角度出发,突出人脑生长发育群体常模建立对推进精准医学临床实践的价值;来自新加坡国立大学“0-4岁脑发育队列”团队科学家的评论文章【7】,强调了儿童生长标准对年龄与民族因素的依赖性,列举了世界各国针对脑智发育规律与机制研究而建设的大型脑智发育队列。当前,美国已经在建设其“国家儿童脑计划ABCD ”【8】,中国也正在筹备和推进“国家儿童脑计划”。未来,倡导全球化儿童脑智发育联合型研究,必将为提升儿童青少年健康发展而奠定科学基础。

该项脑发育图表研究受到多个科研基金资助,包括中国自然科学基金重点国际合作项目(中美)、中国科学院重点国际合作项目(中荷)、国家基础学科公共科学数据中心“国际人脑共享计划数据库”建设项目、北京市科学技术委员会脑科学研究项目、北京师范大学领军人才项目和认知神经科学与学习国家重点实验室启动项目等。脑发育常模研究将推进个体化的脑智测评,下图是项目团队针对汉族儿童个体化脑皮层形态(厚度和面积)发育,测量并建模形成的脑智发育评估图表,已作为反馈给参与家庭的《脑智发育报告》的一部分。北京师范大学左西年研究团队,基于学龄儿童脑智发育图表,正在逐步开展在教育和医疗实践中的转化应用。最后,特别致谢所有参与“彩巢计划-成长在中国”的家庭,正是他们推进了中国学龄儿童脑智发育科学的进程,我们号召更多的家庭参与进来,为孩子的未来发展共筑健康快乐的 “彩巢”!

参考资料

  1. Dong HM, Castellanos FX, Yang N, et al. Charting brain growth in tandem with brain templates at school age. Sci Bull, 2020, 65: 1924-1934
  2. 中国“彩巢计划”:https://github.com/zuoxinian/CCNP
  3. 杨宁, 何叶, 张喆, 等. 彩巢计划 -“成长在中国”. 科学通报, 2017, 62: 3008-3022
  4. Zuo X N, Xu T, Milham M P. Harnessing reliability for neuroscience research. Nat Hum Behav, 2019, 3: 768-771
  5. 脑发育图表资源:https://github.com/zuoxinian/CCS/tree/master/H3/GrowthCharts
  6. Holla B, Seidlitz J, Bethlehem RAI, Schumann G. Population normative models of human brain growth across development. Sci Bull, 2020, 65: 1872-1873
  7. Qiu A. Child brain growth standard: age and ethnicity dependent. Sci Bull, 2020, 65: 1874-1875
  8. 美国儿童脑计划:https://abcdstudy.org
admin Population Neuroscience

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *