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社区劣势（Neighborhood，我们认为中文称为社区更合适，主要体现的是除家庭经济因素外儿童长期居住的地区周边因素，包括许多方面。）是影响儿童和青少年健康的一个重要社会因素。然而，关于社区劣势与青少年神经认知和大脑结构的关系，特别是这些关系在不同的都市中关系是否相似，以及是否是由局部的社区劣势导致的，目前还不太清楚。本研究的目的是：检验排除家庭社会经济情况和主观社区安全评价的影响后，社区劣势是否与青少年的神经认知表现以及大脑结构的全局和局部的多个指标相关。并且评估这些关联是否（1）普遍存在或局部存在（2）在不同的都市地区是否有所不同（3）是否由都市内部局部的社区劣势导致的。本研究的数据来自青少年脑与认知发展（ABCD）的横断研究基线数据，包括全美21个站点，被试被招募时是9-10.99岁的儿童。他们和他们的照顾者在2016年10月1日至2018年10月31日期间完成了基线访问。基于美国人口普查区域（tract级别）的社区劣势特征因素来构建儿童的社区劣势程度。神经认知通过NIH认知工具包测量，全脑和区域结构指标通过T1加权磁共振成像计算。线性混合模型研究了在排除社会人口因素后社区劣势和各指标之间的关系。在ABCD研究群体的11875名儿童中，8598名儿童（72.4%）被纳入本分析中。研究样本的平均（SD）年龄为118.8（7.4）个月，包括4526名男孩（52.6%）。在神经认知上，社区劣势因素的增加，与认知测试中7个分测验中的6个分测验（如涉及抑制控制、注意力和工作记忆的任务）的成绩下降有关，且与所有神经认知测试的综合分数有关。在大脑结构上，社区劣势因素的增加，与更低的全脑皮质表面积和皮下体积有关，与额叶、顶叶和颞叶的多个区域的表面积有关。在对社区安全感进行控制之后，这些关联基本保持不变，而且在不同的都市中得到了一致结果，且主要可以被每个都市内局部的社区劣势来解释。本研究发现，在美国，社区劣势与年轻人较低的神经认知表现和较小的皮层表面积和皮层下体积有关。研究结果表明，社区劣势是神经发育和人口健康的一个环境风险因素，提高社区环境有望促进儿童和青少年的身心发展。本文发表在JAMA Psychiatry杂志。本文和前天所解读Molecular Psychiatry杂志的文章有异曲同工之妙，可结合阅读（直接点击即可浏览）： 家庭收入与认知和大脑结构的关系：美国儿童研究 社区劣势是在排除家庭社会经济地位（SES）的影响后，仍然决定儿童身心健康的一个重要的社会因素。越来越多的工作表明了SES与大脑结构和神经认知的关系，但对社区劣势的作用却了解甚少。社区劣势可能会作为这些结果变量的一个更广泛的社会决定因素，有可能导致健康不平等的扩大，并且可以作为潜在的干预目标。尽管社区劣势一直与广泛的认知指标有关，但关于它与特定的神经认知的联系的证据有限，尽管有证据表明社区劣势与更差的语言表现有关，对于它和执行功能和工作记忆之间关系的证据存在不一致。大样本研究已经发现了神经认知领域的普遍差异但是无法控制家庭收入和父母教育水平因素的影响。在不考虑家庭SES（社会经济地位）的情况下，社区劣势与总灰质体积有关。另一项研究发现，在控制家庭SES的情况下，它与大脑皮层厚度和杏仁核体积增加以及颞叶的增厚有关。最近的研究表明，它与前额叶结构以及海马体积有关，但是没有考虑更广泛的全脑以及区域差异的模式。因此，需要有研究来评估与社区劣势相关的全脑以及区域性的神经发育模式差异，同时控制SES的影响。此外，还没有确定客观测量的社区劣势因素，是否有主观报告的对社区社会特征看法之外的独特作用，它们可能对于儿童的发展有不同的影响机制。关于身体紊乱和社会凝聚的看法是否与认知相关，目前的证据存在不一致性，其中，对社区安全的看法可能特别重要，因为社区暴力与神经认知和边缘系统存在联系。目前还没有研究评估社区劣势与神经认知和神经发育之间的联系是否在美国不同都市之间有差异。不同城市的社区劣势的含义和相关因素是不一样的，因此他们社区影响的潜在机制可能存在差异。研究发现在一些认知和发展的结果上，社区之间的差异因地理位置的不同而有所不同。这些发现提出了这样的问题：社区劣势和神经认知、大脑结构之间的联系是否在不同的城市有差异？这些关联是否可以归因于都市之间总体差异或都市内部的局部差异？这些问题对于公共卫生具有重要作用。我们利用ABCD研究的数据探讨了这个问题，这是一个来自美国21个站点的9-10岁儿童的人群。据我们所知，目前我们对ABCD研究的横断面研究是对下面假设的第一个大规模测试，即社区劣势和青少年的神经认知表现以及和全局和局部的脑结构指标在控制家庭SES和主观社区安全评价之后仍存在相关。本研究获得了南加州大学和加州大学圣地亚哥分校中央机构审查委员会的批准，而21个研究点中的每一个都获得了当地机构审查委员会的批准，并获取了孩子、父母或照顾者的书面同意。数据是来自ABCD的基线研究，被试通过分层随机抽样被选择，孩子参加该研究的年龄为9-10.99岁，他们以及他们的父母或照顾者完成了一项2016年10月1日到2018年10月31日的基线调查，包括诊断面谈、问卷调查、神经认知测试和神经影像数据采集。经过对缺失、无效、低质数据的排查后，列入的被试人口学情况如表1。
根据孩子的主要居住地址，可以把来自2011-2015年美国社区调查的变量根据所属区域的结果关联到每个个体。我们选择了5个非冗余的在度量社区劣势时常用的变量：至少拥有高中文凭的居民比例、家庭收入中位数、失业率、生活在联邦贫困线以下的家庭的比例、单亲家庭比例。根据这些变量我们使用极大似然探索性因子分析的方法得到了一个单独的社区劣势因子分数可以解释67%的方差。神经认知评估是通过NIH认知工具包完成的，尤其是其中的卡片分类任务，flanker抑制控制和注意任务，列表排序工作记忆任务，朗诵识别任务、模式比较处理速度任务、图片顺序记忆和图片词汇测试。这七个任务的表现被加和在综合评分中，包括一项认知评分，以及晶体智力和流体智力评分。MRI数据通过3T的扫描仪采集，皮层表面积重建和皮下分割通过FreeSurfer5.3.0完成，使用的模板为Desikan-Killiany模板，获取了灰白质和皮下区域的体积、皮层厚度和皮层表面积的指标。父母的教育水平指的是父母或者照顾者的最高教育成就。总体的家庭收入包括了家庭成员的所有收入渠道。主观社区安全评价部分，对孩子询问“我的社区没有犯罪的危险”，对父母额外询问“我白天晚上在社区里走都觉得很安全”和“暴力不是我的社区的一个问题”，评分均为5分制。线性混合模型被用来估计社区劣势和神经认知评分以及全脑指标的关系。站点水平的随机截距被用来调整站点内部被试的聚类相关性。模型包括年龄、出生时的性别、种族、父母教育水平和家庭收入作为协变量。MRI分析也包括了设备生产商、左/右、和颅内容积。把社区劣势融合进来能够提升模型拟合的效果。另外的模型被用于：（2）通过添加一个随机斜率，检验社区劣势是否存在不同站点间的异质性；（3）检验这些关联是由站点间差异还是站点内差异（即局部社区劣势）导致的。除了全脑分析，我们也做了ROI水平的分析。多重比较矫正采用FDR矫正，p<.05。我们报告了模型中标准化前后的B值。未标准化的B值表明了社区劣势因子每变化1个单位，在因变量上的变化程度。标准化的B值表明了社区劣势因子每变化一个标准差，在因变量上的变化程度。在ABCD研究队列的11875名儿童中，我们包括了8598名儿童（72.4%）用于神经认知分析，7650名儿童（64.4%）进行神经影像学分析。该研究样本包括4526名男孩（52.6%）和4072名女孩（47.4%），平均（SD）年龄为118.8（7.4）个月（表1）。在不同的研究地点，社区劣势有明显的差异。观察到不同研究地点之间的显著差异（F（1,21） = 78.6; P < .001），较高的社区劣势与较低的家庭收入、较低的父母和儿童对社区安全的看法、种族/民族和父母的教育水平都有关。更高的社区劣势和7个神经认知任务中的6个有负相关：flanker抑制控制和注意任务（未标准化B=-0.5; 95%CI, -0.7到-0.2，FDR矫正p=.001），列表排序工作记忆任务（未标准化B=-0.7; 95%CI, -1.0到-0.3，FDR矫正p<.001），卡片排序任务（未标准化B=-0.4; 95%CI, -0.7到-0.2，FDR矫正p=.003），朗诵识别任务（未标准化B=-0.4; 95%CI, -0.6到-0.2，FDR矫正p<.001），模式比较处理速度任务（未标准化B=-0.6; 95%CI, -1.0到-0.2，FDR矫正p=.009）、图片顺序记忆（未标准化B=-0.5; 95%CI, -0.7到-0.2，FDR矫正p=.001）和图片词汇测试（未标准化B=-0.7; 95%CI, -0.9到-0.5，FDR矫正p<.001）。具体而言，其关系如图1所示，包括任务分项评分和总评分（流体智力、晶体智力，总认知）。标准化的β参数约为家庭收入参数的60%至90%，并且小于父母的研究生学位参数。此外，如图1所示，发现了相当大的个体差异。许多来自劣势地区的人的同龄人比来自优势地区的同龄人表现更好。在社区劣势和认知之间的9个关联中，除了处理速度外，所有的关联在包括主观社区安全评分时都是显著的。在后续分析中，增加了社区劣势的随机斜率，但几乎没有证据表明，社区劣势和认知之间的关联在不同站点间有差异。做站点内部分析时，社区劣势差异的相关与整体社区劣势因素的相关模式基本相似。
更大的社区劣势和全脑结构相关，如图2所示。特别的，社区劣势因子每增加一个单元，和更小的全脑皮层表面积（未标准化B=-692.6mm²；95%CI，-1154.9到-230.4mm²；FDR矫正P=.007），皮层灰质体积（未标准化B=-892.1mm³；95%CI，-1679.2到-105.0 mm³；FDR矫正P=.04），皮下灰质体积（未标准化B=-113.9mm³；95%CI，-198.5到-29.4 mm³；FDR矫正P=.03）相关，但与皮层厚度或白质体积无关。当比较标准化参数时，社区劣势和表面积的关联大概是和家庭收入关联的2/3，并且比父母教育水平更小，尽管比皮下体积更大。另外，就像图2中表现出的一样，个体差异很大。主观社区安全评分和任何的全脑指标都没有关联。社区劣势和更小的皮层表面积之间的关联在控制了主观社区安全评分之后仍然存在，尽管效应对于皮层灰质体积缩减了18.5%，对于皮下体积缩减了10.3%，并且不再显著。站点间，该关联无显著差异。和认知上的分析相同，几乎没有证据表明，社区劣势和各脑指标之间的关联在不同站点间有差异。做站点内部分析时，社区劣势差异的相关与整体社区劣势因素的相关模式基本相似。皮层表面积的roi分析结果如图2B所示。更大的社区劣势和9个ROI中更小的皮层表面积相关，包括前中额叶（未标准化B=-33.4mm²；95%CI，-56.6到-10.2mm平方；FDR矫正P=.03），眶部（未标准化B=-4.7mm²；95%CI，-7.2到-2.2mm平方；FDR矫正P=.005），中央前（未标准化B=-30.9mm²；95%CI，-47.2到-14.6mm平方；FDR矫正P=.005），上顶叶（未标准化B=-35.0mm²；95%CI，-54.6到-15.3mm平方；FDR矫正P=.006），楔前叶（未标准化B=-21.3mm²；95%CI，-36.1到-6.5mm平方；FDR矫正P=.04），颞下回（未标准化B=-16.6mm²；95%CI，-29.7到-3.5mm平方；FDR矫正P=.04），内嗅皮层（未标准化B=-16.6mm²；95%CI，-29.7到-3.5mm平方；FDR矫正P=.04），梭状回（未标准化B=-15.6mm²；95%CI，-27.0到-4.1mm平方；FDR矫正P=.04），楔叶（未标准化B=-7.6mm²；95%CI，-13.5到-1.7mm平方；FDR矫正P=.03）。几乎没有证据表明，社区劣势和各脑指标之间的关联在不同站点间有差异。做站点内部分析时，社区劣势差异的相关与整体社区劣势因素的相关模式基本相似。当控制总体皮层表面积时，ROI上的指标和社区劣势无关。对任何ROI没有观察到社区劣势和皮下体积的关联，也没有观察到站点间或站点内的关联。对皮层体积的分析没有发现类似皮层表面积的结果。
图2 社区劣势和全脑以及roi水平上的皮层表面积之间的关系邻近劣势与较差的神经认知表现，较小的皮层表面积以及皮层体积和皮下体积有关。这些关联在调整了家庭SES（社会经济地位）后仍然存在，或者在调整了主观社区安全评分后仍然存在。因此，这些社会差异值得进一步研究，以评估他们在增大身心健康发展差异方面的可能作用，以及它们可能引起的成年后的神经认知和大脑结构方面的差异。这些关联在美国21个大都市地区基本一致，表明了广泛的、潜在的、可推广的模式。此外，这些关联主要归因于此外，这些关联主要归因于城市内部社区劣势的地方性差异。在认知控制/注意力、工作记忆、灵活思维、阅读能力和语言以及所有的综合指标上都发现了社区劣势与评分之间的联系。这一发现表明，社区劣势引起了整体认知表现的差异，并且独立于家庭SES和主观安全评分。此外，这种广泛的模式表明，潜在的机制可能是普遍的，预防方法可能需要是全面而非针对特定认知技能的。社区劣势也与考虑到家庭收入和父母教育水平后，大脑结构的全局差异有关，并且在考虑到主观安全评分后，皮层表面积的差异仍然存在。这一发现与功能神经影像学研究中发现的调整家庭SES后的类似关联一致。尽管社区不利条件也与额叶、顶叶和颞叶的皮质表面积有关，但这些区域的差异是由整体表面积的差异来解释的。这一发现表明，对未校正的区域差异的解释，尽管对发展结果仍有潜在的意义，但如果不放在整个大脑更广泛的全局背景下，是不完整的。皮层表面积呈现出非线性增长，并在整个青春期下降，在轨迹和增长的峰值上呈现局部变化。因此，本研究中的反向关联与压力加速假说是一致的。该假说提出，早期的逆境将与神经区域的加速成熟有关。特别是那些与压力和情绪有关的区域。这一反向联系与皮层下总体积成反比，而在特定区域的差异不显著。尽管之前的研究表明童年的劣势和成年后的社区劣势都与海马体积有关。然而，特定区域的关联可能取决于人口学的控制或可能是随着发育形成的因为海马体的生长是非线性的。并且这种劣势也与皮层下结构的变化有关。尽管在统计学上，这些关联的幅度很小，但它们有潜在的意义。首先，小的效应可能会产生大的影响，因为它们会在人群中长期累积。这一理论对社区劣势尤为突出，因为早期和累积的暴露可能对社区关系有特别大的影响。第二，在这些研究中，影响程度与家庭SES（社会经济地位）的影响程度相当，但小于家庭SES的效应量大小，强度通常约为家庭收入的60%至90%。在大多数情况下，家庭收入与大脑和神经认知有更明确的联系。然而，这些估计可能是保守的，因为他们把所有的SES指标都包括在同一模型中。然而，这些关联并不是在个人层面上。许多来自劣势社区的儿童和青少年的表现优于他们来自优势社区的同龄人，他们的皮层表面积和皮层下体积也更大。这些发现表明了社区效应可能的影响机制。首先，与主观安全评分相比，社区劣势与各种指标的关联更为一致。第二，全国范围内社区效应的相似性和和区域内差异的突出作用表明，最合理的机制是通常与社区劣势相关的社会因素，如社区资源和服务、学校、营养环境或表达能力、环境污染物、社区暴力。另一种可能性是，社区之间的不利条件可能作为导致健康结果的一个基本原因而运作。此外，生活在不利的社区环境中会成为一种慢性压力，与下丘脑-垂体-肾上腺轴的功能和适应负荷有关。未来的纵向工作应该研究这些因素是否可以作为与社区劣势长期关联的中介。尽管有这些影响，本研究的横断设计限制了因果推断。然而，研究结果与那些在实验和准实验研究以及多基因风险分析中报告的结果一致。然而，结果与实验性和准实验性研究以及多基因风险分析中报告的结果一致，这些研究支持社区劣势与青少年的身心健康之间的因果关系。遗传学上的研究可能有助于澄清能够传播这种不平等的环境机制。没有证据表明这种与社区有关的差异是固定的或不可改变的。证据表明，存在与改善青年环境的社会和环境干预措施有关的潜在可塑性。因此，预防和干预战略必须包括注重改善当地城市的社区环境，而不是仅仅考虑个人层面的因素，以缩小青年之间的差距。在神经认知和大脑结构两方面的研究结果趋于一致，以及在神经认知和大脑结构发展中相互关联的变化轨迹，促使人们猜测：大脑结构的差异可能部分导致了神经认知方面的差异。但是，鉴于横断的中介分析可能会有偏差，这些问题最好在未来的纵向研究中解决。本研究有几个局限性。首先，ABCD研究的数据限制不允许考虑聚类或空间上的社区关系，因此，无法衡量的社区层面的因素不能被完全解决。第二，在比较站点间和站点内社区不利条件变化的效果大小时，需要谨慎。部分原因是，与站点间的变化相比，站点内的劣势变化更大，而且可能捕捉到不同的影响因素。然而，在少数几个与神经认知有关的社区劣势的案例中，这些关联是类似的，甚至规模更大。第三，由于该研究样本社区劣势比美国整体要小，而且不利地位的参与者更有可能因为数据缺失而被排除在外，因此社区劣势的影响可能被低估。据我们所知，这项研究是第一个大型的多站点的研究，发现社区劣势与神经认知表现的普遍模式和与全脑和区域性的大脑结构差异有关，即使在控制了家庭收入和父母的教育水平以及主观社区安全评价之后仍存在关联。在美国各地，这些关联基本上是一致的，并且可以归因于当地内部相对的社区劣势。与以前的报告一致，社区劣势与童年和青少年时期的身体和心理健康有关。这些发现表明社区劣势是在美国的神经发育和人口健康方面的核心环境风险因素。这说明，加强社区关系对于改善儿童和青少年的短期和长期身心健康发展有潜在作用。
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