编者按

青少年吸烟是一个紧迫的公共卫生问题。然而，青春期吸烟开始和维持的神经机制，特别是大脑发育改变与吸烟行为之间潜在的因果关系，仍然难以捉摸。2023年8月15日，复旦大学冯建峰及贾天野共同通讯在Nature Communications 发表题为“Association between vmPFC gray matter volume and smoking initiation in adolescents”的研究论文，该研究分析了800多名年龄分别为14岁、19岁和23岁的青少年的脑成像和行为数据。结果显示，在14岁之前开始吸烟的青少年，其左额叶中与决策和违反规则有关的部分的灰质（vmPFC，左腹内侧前额叶皮层）明显减少。总之，该研究表明，vmPFC GMV（灰质体积）可能是尼古丁成瘾早期阶段的生物标志物，对其预防和治疗具有重要意义。

尼古丁的摄入，特别是吸烟形式的尼古丁，是最普遍的成瘾行为，也是全世界成人死亡的主要原因。有证据表明，儿童期吸烟与精神疾病风险增加和认知功能较差有关，可能是通过其对大脑发育的影响。开始吸烟最有可能发生在青春期，之前对人类队列和动物模型的研究表明，青春期早期接触尼古丁可能会直接增加未来尼古丁依赖的风险。大多数日常吸烟者会在18岁时产生尼古丁依赖，而青少年非吸烟者不太可能这样做。此外，一旦在青春期建立成瘾，戒烟极其困难。从物质使用到紊乱（即成瘾）有很长的潜伏期，这为临床干预提供了重要的机会窗口。然而，治疗工作几乎完全集中在那些患有严重，通常是慢性成瘾的人身上，实际上忽略了成瘾前的更多人群。因此，对公共卫生的巨大负担要求进一步了解有助于吸烟开始和早期维持的生物学机制。

从青春期到成年早期的过渡是大脑发育和成熟的关键时期。虽然脑灰质体积（GMV）的生长曲线在青春期前达到峰值，但大脑成熟过程，包括突触修剪和轴突髓鞘形成，将贯穿整个青春期。此外，这些大脑成熟过程与大脑重组有关，这是认知控制成熟的基础过程，从而改善适应性行为。以前的几项研究将吸烟开始归因于执行控制受损和潜在的神经回路。其中断的发展被认为是适应不良行为的触发因素。此外，尼古丁暴露的许多急性神经行为影响存在显着的年龄差异。虽然已经建立了吸烟与认知功能和大脑结构的几种关联，关于青春期大脑发育与吸烟之间的确切因果关系尚未达成共识，其潜在的神经行为机制仍然难以捉摸。

较小的左侧vmPFC与未来的吸烟有关（图源自Nature Communications ）

该研究使用了IMAGEN项目从四个欧洲国家收集的数据：英国、德国、法国和爱尔兰。该研究比较了14岁前吸烟的人和不吸烟的人的脑成像数据，并在19岁和23岁时对同样的参与者进行了重复研究。平均而言，那些在14岁之前就有吸烟经历的人左前额叶皮层的灰质明显减少。此外，那些从19岁开始吸烟的人在14岁时左前额叶皮层的灰质也更少，这表明有潜在的因果影响。随着年龄的增长，每个人都会失去灰质。然而，从14岁开始吸烟的人和从19岁开始吸烟的人最终都会出现右侧额叶灰质过多损失的情况。

对于右腹内侧前额叶皮层，19岁时没有在青春期开始吸烟的吸烟者在14岁时的灰质水平与从不吸烟的人相似。这表明右腹内侧前额叶皮层的快速减少只在吸烟开始时才开始。23岁时的数据显示，那些继续吸烟的人，右腹内侧前额叶皮层的灰质体积萎缩得更快，这表明吸烟本身对前额叶功能有影响。最后，该研究也发现左额叶灰质较少与青少年吸烟的可能性增加有关。