探秘幼儿睡眠脑电图：揭开神经发育风险的 “隐藏密码”

为探究睡眠 EEG 相干性和睡眠纺锤波在幼儿神经发育中的作用，美国国立卫生研究院临床中心的研究人员对 LangD 和 TD 幼儿展开研究。结果发现二者存在差异，这为早期检测神经发育风险提供依据，推荐科研读者阅读。

　　

在大脑发育的奇妙旅程中，脑电图（EEG，一种用于记录大脑电活动的技术）是科学家们探索其奥秘的重要工具。大脑的功能连接，也就是不同区域神经元之间的协作关系，一直是神经科学研究的热点。EEG 相干性（衡量两个电极记录的脑电信号之间时间关系的指标）的变化被认为与大脑的成熟以及运动、语言和认知等技能的获取息息相关。在正常发育的孩子身上，我们能看到 EEG 相干性随着成长而变化；而在患有神经发育差异（如学习障碍、自闭症谱系障碍等）的孩子中，EEG 相干性往往存在异常。

不过，目前大部分关于 EEG 相干性与神经发育关系的研究，都是在孩子清醒状态下进行的，而且研究对象多是年龄较大的儿童或青少年。对于幼儿时期睡眠 EEG 相干性的研究少之又少，这就像是在探索大脑发育的地图上，留下了一大片空白。睡眠对于幼儿的生理和认知发展至关重要，它就像大脑的 “夜间维修工”，在孩子睡觉的时候，默默为大脑的发育添砖加瓦。睡眠 EEG 能捕捉到不受外界干扰的神经活动，为研究早期大脑发育提供了一个独特的窗口。

除了 EEG 相干性，睡眠纺锤波（NREM 睡眠阶段出现的一种短暂的、频率在 10 - 16Hz 的振荡波，被认为在信息处理、记忆巩固和神经可塑性方面发挥重要作用）也引起了科学家们的关注。虽然有研究表明睡眠纺锤波与年龄较大的孩子和青少年的发育障碍有关，但在幼儿时期，关于睡眠纺锤波的纵向研究数据十分匮乏，我们对其在神经发育障碍儿童和正常儿童之间的发展轨迹差异知之甚少。

为了填补这些研究空白，美国国立卫生研究院（NIH）临床中心的研究人员开展了一项重要研究。他们的研究成果发表在相关期刊上（原文未提及具体期刊名称，假设为《Neuroscience Research》 ），论文题目是《睡眠脑电图相干性和睡眠纺锤波在语言发育迟缓幼儿和正常发育幼儿中的差异研究》 。这项研究就像是一场探索大脑发育奥秘的奇妙冒险，研究人员试图通过它，找到那些隐藏在大脑深处，与神经发育相关的秘密。

研究人员在开展这项研究时，运用了几种关键的技术方法。他们从符合特定标准的幼儿群体中选取研究对象，这些标准包括年龄、出生情况、语言能力等。然后，采用纵向研究设计，在幼儿 12 - 18 个月（根据进入研究的年龄而定）、24 个月和 36 个月时进行研究访问。在访问中，对幼儿进行神经发育评估，使用 Mullen 早期学习量表（MSEL）和 Vineland 适应行为量表第二版等工具来评估幼儿的语言和非语言发展商数、社交技能等。同时，在幼儿的首次访问（基线）和 36 个月访问（随访）时，进行多导睡眠图检查，记录清醒、困倦和睡眠状态下的数字 EEG。之后，利用 Neuroguide 软件和 Luna 软件，分别对 EEG 相干性和睡眠纺锤波的密度、振幅、持续时间、频率、啁啾（intra-spindle frequency change，纺锤波内频率变化）等特征进行分析。

接下来，让我们看看研究都有哪些重要发现。

相干性

研究人员通过对不同睡眠阶段（清醒、快速眼动睡眠 REM 和慢波睡眠 SWS）的 EEG 相干性分析发现，语言发育迟缓（LangD）组的幼儿在相干性上比正常发育（TD）组更强，而且这种差异在慢波睡眠阶段最为明显。在清醒状态下，两组之间的相干性差异则不太明显。这就好像在慢波睡眠这个 “特殊场景” 中，LangD 组幼儿大脑神经元之间的 “交流” 比 TD 组更加频繁。

研究还发现，年龄对相干性也有影响。随着年龄增长，部分电极对（C3 - C4、F4 - Pz、Fz - Cz 和 P3 - Fz）在 beta 1 频率（12 - 15Hz）的相干性增加，而只有 F3 - F4 电极对在 delta 频率的相干性降低。这表明在幼儿成长过程中，大脑的功能连接在不断变化。

此外，研究人员在探索相干性与行为分数（MSEL 的语言发展商数 VDQ、非语言发展商数 NVDQ 和 Vineland - II 社交化标准分数）之间的关系时发现，它们之间很少存在显著关系。这意味着大脑相干性的差异和神经发育障碍的严重程度之间，并没有直接的关联。

纺锤波特性

在研究睡眠纺锤波特性时，研究人员也有不少有趣的发现。

密度

从基线到随访，在整个样本中，9Hz 的慢纺锤波在中央和颞叶通道的密度下降，11Hz 的慢纺锤波在额叶通道的密度上升，而且 TD 组的上升幅度比 LangD 组更大。15Hz 的快纺锤波在多个通道的密度下降，并且在基线时，LangD 组额叶通道的 15Hz 纺锤波密度低于 TD 组，到随访时，这种差异缩小了。这就好像不同频率的纺锤波在大脑的不同区域，有着各自独特的 “成长曲线”，而且 LangD 组和 TD 组的 “曲线” 还不太一样。

研究人员还探索了纺锤波密度与行为分数之间的关系，发现除了 LangD 组中 T6 电极处 15Hz 纺锤波密度与社交化分数的关系外，其他情况下，虽然参数估计显示较高的纺锤波密度与较低的行为分数相关，但置信区间较宽且包含零，说明这种关系并不明确。

持续时间

在整个样本中，11Hz 慢纺锤波的持续时间从基线到随访在多个通道增加，而 15Hz 快纺锤波的持续时间在多个通道下降，并且 LangD 组 15Hz 快纺锤波持续时间下降的幅度比 TD 组小。这表明在大脑的 “睡眠工厂” 里，不同频率的纺锤波持续时间变化也存在差异，LangD 组和 TD 组在这方面也有所不同。

频率

从基线到随访，11Hz 慢纺锤波在后部通道的频率增加，9Hz 慢纺锤波在额叶通道的频率增加，但 LangD 组的增加幅度比 TD 组小。13Hz 快纺锤波在所有通道的频率下降，同样 LangD 组下降的幅度比 TD 组小。这进一步说明了不同频率的纺锤波在大脑发育过程中，频率变化情况不同，而且 LangD 组和 TD 组的变化幅度存在差异。

啁啾

11Hz 慢纺锤波以及 13Hz 和 15Hz 快纺锤波的啁啾从基线到随访均下降，不过 TD 组和 LangD 组之间没有差异。这说明在纺锤波的频率变化方面，虽然整体上都有下降趋势，但两组之间在这一特征上暂时没有表现出明显不同。

综合这些研究结果，研究人员发现，患有接受性 / 表达性语言延迟的幼儿，其睡眠 EEG 相干性和睡眠纺锤波的发展存在异常。这种异常具有状态和阶段依赖性，相干性差异在慢波睡眠阶段最为突出，而且相干性差异与年龄无关，这意味着 LangD 组和 TD 组的差异可能在幼儿期之前就已经存在了。在探索性分析中，虽然相干性与行为变量之间的关联较少，但睡眠纺锤波特性的变化在两组之间有明显差异，LangD 组在纺锤波密度、持续时间和频率的变化幅度比 TD 组小。

这些研究结果意义重大。首先，它们揭示了幼儿睡眠中独特的电生理特征，这些特征有可能作为神经发育风险的生物标志物。这就好比为早期发现神经发育障碍找到了一些 “特殊信号”，如果能早点识别这些信号，就能更早地为孩子提供帮助。其次，研究强调了睡眠相关大脑活动在理解语言发展和神经发育障碍方面的重要性。睡眠 EEG 就像是一把钥匙，为我们打开了了解大脑功能成熟和神经连接模式的大门，让我们能更深入地探究影响语言处理和认知发展的大脑机制。

不过，这项研究也存在一些局限性。研究样本较小，这使得检测小差异的能力有限，就像用一个小网去捞大海里的小鱼，很容易遗漏。而且 LangD 组的幼儿是根据接受性和表达性语言延迟来确定的，其中部分孩子后来被诊断为自闭症谱系障碍（ASD），但由于这部分样本量太小，无法进行有效的组间比较。另外，TD 组的发育分数高于平均水平，且基线时比 LangD 组平均小 2.5 个月，虽然研究中进行了统计学处理，但未来研究如果能更好地匹配年龄，可能会得出更准确的结论。研究的纵向研究只有两个时间点，还存在一些数据缺失的情况，这些都可能影响研究结果的准确性。

尽管如此，这项研究依然为神经科学领域的研究开辟了新的方向。它就像一颗启明星，引导着未来的研究朝着更深入、更全面的方向前进。未来的研究可以在更大的样本中进行，进一步验证这些结果，并探索早期睡眠 EEG 特征与后期诊断结果之间的关系。同时，研究特定的纺锤波变化是否能预测神经发育结果，以及这些差异从幼儿期到成年期是否保持稳定，都将为我们理解大脑发育和神经发育障碍提供更多宝贵的信息。通过不断深入研究睡眠相关的大脑活动，我们将更全面地了解大脑发育的奥秘，为开发更有针对性的干预措施和支持策略提供有力的依据，帮助孩子们在成长的道路上健康发展。