社会经济地位以不同方式塑造男孩和女孩的大脑网络

儿童的社会经济环境与其大脑物理结构和认知测试分数之间存在可测量的关系。一项针对小学生的大型研究发现，虽然生理性别对这些关系有根本性的影响，但像种族这样由社会建构的分类则不会。研究结果表明，资源获取的不平等才是真正导致大脑发育中观察到的大部分种族差异的原因。该研究发表在《发育认知神经科学》上。

儿童的社会经济地位不仅仅包括家庭收入。它还包括各种环境因素，如父母教育水平、食物保障、社区安全以及家庭情感环境。研究人员知道，来自较低社会经济背景的儿童，其发展轨迹往往与家庭富裕的同龄人不同。这些差异体现在认知测试分数和大脑本身的物理结构上。

在美国，系统性不平等造成了一个现实，即种族和社会经济地位紧密交织在一起。因此，研究人员很难将环境资源的影响与其他人口因素隔离开来。以往的研究通常只是把种族当作一个简单的统计变量来处理。但科学家们越来越担心这种方法可能会掩盖贫困和资源如何影响儿童发展的一些重要细节。

为了理解环境如何改变大脑，科学家们研究白质。大脑白质就像是不同灰质区域之间的物理通信网络。研究人员通过观察两个主要特性——整合和分化——来评估这个网络。

整合性指的是网络的全局效率。高度整合的大脑就像长距离高速公路系统，让信息在大脑中快速传递，几乎不停顿。而“分离性”指的是局部效率。一个分离的网络就像一个联系紧密的本地社区，附近的大脑区域彼此大量交流，而不是跨越整个大脑去沟通。

为了探索这些环境和物理因素如何相互作用，第一作者Jaden Kropf和资深作者Donald J. Mabbott都来自多伦多病童医院，他们与同事合作，分析了儿童大脑数据。他们利用了“青少年大脑认知发展研究”的数据。这项大规模研究纳入了来自美国各地的8064名九岁和十岁儿童。

研究人员收集了16项不同的社会经济地位指标。他们将这些指标分为四个不同的类别。这些类别包括：一般资源（如父母教育水平）、物质资源（如食物保障）、非物质资源（如学校参与程度），以及家庭动态（如与双亲共同生活）。

研究团队随后分析了弥散磁共振成像扫描结果，以绘制每个儿童的白质网络图谱。这种成像技术的原理是追踪水分子沿大脑纤维通路的运动。最后，他们通过一套标准化测试来评估一般认知能力，测试内容涵盖记忆、语言和注意力。通过建立统计模型，研究人员能够分析社会经济地位、大脑网络组织和认知测试得分之间的关联。

研究人员发现，各社会经济地位层次均与一般认知能力存在关联。整体资源、非物质资源和家庭稳定性的提升，与更高的认知得分呈正相关。相反，物质资源越丰富，认知得分反而越低。研究作者指出，这种特定的负相关与一些先前的研究相矛盾，并指出社会经济衡量指标本身存在差异。

在观察大脑时，研究团队发现了意想不到的模式。他们最初推测，社会经济地位较低可能与白质整合和分离水平较低有关。然而，他们发现了相反的结果。社会经济地位较低的儿童，其白质网络的整合度和分离度往往更高。

由于白质网络的整合和分离程度通常随年龄增长而提高，这意味着低收入儿童的大脑网络表现得比同龄人更为成熟。作者认为这与压力加速假说相符。该理论提出，面临早期环境逆境的儿童可能会经历更快的生物发育。在压力环境中，大脑可能会加速成熟以适应即时的生存挑战。

虽然高度组织化的大脑网络通常是成年人健康发育的标志，但过早成熟可能伴随一定的代价。在这个年龄段，研究人员发现网络分离度增加与认知测试得分降低相关。归根结底，大脑以分离网络方式进行连接的方式，部分解释了社会经济地位与认知能力之间的关联。

在建立了这些基线关联之后，研究人员着手探究人口特征因素是否会改变模型中的关系。他们首先按种族对参与者进行分组。他们想知道，属于特定种族群体是否会改变资源、大脑神经连接和认知之间的相互影响。

当研究人员简单地将儿童按种族分组时，他们观察到了一些某些种族群体特有的关联。然而，由于在美国财富和资源在种族之间的分配如此不均，科学家们进行了第二次分析。在这项分析中，他们通过人工方式平衡了样本，使每个种族群体中来自完全相同收入阶层的参与者数量相等。

一旦社会经济分布实现均衡，几乎所有种族特有的差异都消失了。无论儿童的种族如何，资源与认知能力之间的关系基本一致。该研究指出，先前归因于种族的白质差异很可能只是社会经济资源分配不平等的结果。

科学家们随后检查了生理性别，他们将其记录为出生时被指定的性别。与种族不同，性别本质上是一种生物学特征。当研究人员运行比较男性和女性参与者的模型时，他们发现了截然不同的模式。

生理性别对环境与大脑发育和认知之间的关联方式有着显著影响。例如，生活在双亲家庭中，男孩的认知能力更高，但对女孩而言，结果在统计上并不显著。另一方面，拥有更多非物质资源仅在女孩中与大脑网络的分化（即不同脑区网络之间的分化程度）相关。大脑网络的分化在男孩身上起到了桥梁作用，将社会经济地位与认知能力联系了起来，但在女孩中并未起到同样的作用。

这些基于性别的差异可能反映了男孩和女孩在生理发育节奏上的不同。九到十岁的孩子正处于青春期起步阶段。作者指出，青春期对白质发育的影响因性别而异，而处于较低社会经济环境中的儿童往往更早进入青春期。

作者承认他们的工作中存在一些局限性。由于这项研究只用了一个时间点的数据，它无法证明资源匮乏会导致大脑发生特定的变化。这些关联揭示了一种规律，但要确认发育路径，只能通过多年来跟踪同一批孩子进行研究。

用来表示大脑网络的数学模型也是一种简化。大脑连接涉及真实的层级结构，而基于图论的测量方法并不能完全反映这些结构。研究人员还指出，认知测试本质上偏向于设计时所参照的主流群体的文化预设，这意味着文化偏见仍可能影响测试成绩。

这些发现支持科学家在评估人口统计数据时采用定制化的方法。种族这类社会建构出来的类别，也许算不上生物学变量，但它们确实决定着谁能获得哪些资源。相比之下，性别这类生物学特征则能从根本上改变环境塑造大脑发育的路径。

这项名为《人口统计学特征改变社会经济地位、白质网络组织与儿童认知之间的关系》的研究，由Jaden Kropf、Busisiwe Zapparoli、Julie Tseng、Amy S. Finn、Anne L. Wheeler、Nomazulu Dlamini和Donald J. Mabbott等人撰写。