2018年11月16日

打高中橄榄球会改变青少年的大脑

加州大学伯克利分校、杜克大学和北卡罗来纳大学教堂山分校的研究人员进行的一项新研究表明，一个赛季的高中橄榄球比赛可能足以引起大脑结构的微观变化。

研究人员使用了一种新型的核磁共振成像(MRI)大脑扫描16名15到17岁的高中球员，在一个赛季前和一个赛季后。他们发现，大脑前部和后部的灰质结构发生了重大变化，那里最有可能发生撞击，同时大脑深处的结构也发生了变化。所有参与者都戴着头盔，没有人受到严重到足以构成脑震荡的头部撞击。

这项研究是11月刊的封面故事疾病神经生物学是第一批研究运动如何影响这个关键年龄儿童大脑的研究之一。这项研究于2018年7月在网上发布，最终版将于本月出版。

“很明显，对头部的重复撞击，即使是在很短的一段时间内，也会导致大脑的变化，”该研究的高级作者、电子工程和计算机科学教授、加州大学伯克利分校海伦·威尔斯神经科学研究所的成员刘春雷说。“这是大脑仍在发育的时期，它还没有成熟，所以有许多关键的生物学过程在进行，我们不知道我们观察到的这些变化如何影响大脑的成熟和发育。”

关于趋势

头挨一拳可能没什么好担心的。但越来越多的证据表明，对颅骨的反复打击——比如在进行曲棍球或足球等运动时遭受的打击，或者在军事战斗中受到的爆炸伤害——可能会导致长期的认知能力下降，并增加神经系统疾病的风险，即使这些打击不会导致脑震荡。

在过去的十年里，研究人员发现，数量惊人的退役士兵、大学和职业足球运动员表现出一种新发现的神经退行性疾病的迹象，这种疾病被称为慢性创伤性脑病(CTE)，其特征是大脑中致病tau蛋白的积聚。虽然目前还不清楚，但CTE被认为会导致情绪障碍、认知能力下降，并最终随着患者年龄的增长而导致运动障碍。CTE的明确诊断只能通过在尸检时检查大脑中的tau蛋白来做出。

这些发现引起了人们的关注，即反复撞击头部是否会对青少年或高中球员造成脑损伤，以及是否有可能在早期发现这些变化。

刘说:“有很多新出现的证据表明，仅仅是进行冲击运动实际上就会改变大脑，你可以在分子水平上看到这些变化，这些变化与帕金森病和痴呆症等神经退行性疾病相关的不同致病蛋白质的积累。”“我们想知道这到底是什么时候发生的——多早发生?”

灰色与白色的问题

大脑由白质和灰质构成，前者是在大脑不同区域之间来回传递信息的长神经线路，后者是由神经元组成的紧密网络，使大脑具有独特的皱纹。最近的核磁共振研究表明，打一两个赛季的高中橄榄球会削弱白质，白质主要分布在大脑内部。刘和他的团队想知道对头部的重复打击是否也会影响大脑的灰质。

“皮层区域的灰质位于大脑的外部，所以我们预计这一区域与撞击本身有更直接的联系，”刘说。

研究人员使用了一种名为扩散峰度成像的新型核磁共振成像来检查构成灰质的复杂神经缠结。他们发现，在踢了一个赛季的足球之后，球员大脑中灰质的组织发生了变化，这些变化与安装在球员头盔内的加速度计测量的头部撞击的数量和位置相关。

这些变化集中在大脑皮层的前部和后部，负责记忆、注意力和认知等高级功能，以及位于中央的丘脑和壳核，负责传递感觉信息和协调运动。

刘说:“虽然我们的研究没有调查观察到的变化的后果，但有新的证据表明，从长远来看，这种变化是有害的。”

研究人员说，测试显示，学生的认知功能在整个赛季中没有变化，目前尚不清楚大脑中的这些变化是否是永久性的。

“年轻球员的大脑微结构仍在快速发育，这可能会抵消重复头部撞击造成的变化，”第一作者、加州大学伯克利分校电子工程与计算机科学系的博士后研究员龚南吉说。

然而，研究人员仍然敦促青少年和高中生在进行有冲击力的运动时要谨慎，并经常进行认知和大脑监测。

“我认为，讨论大脑在多大年龄才能承受这些后果是合理的，尤其是考虑到青少年足球和其他运动的流行影响到大脑刘说。