新的研究表明青少年足球对大脑的影响

根据达拉斯德州大学西南医学中心和温斯顿-塞勒姆维克森林大学进行的两项新研究，有脑震荡和高冲击暴露史的学龄足球运动员在一个赛季的比赛后会发生大脑变化，并于今天在北美放射学会(RSNA)年会上公布。

两项研究都分析了默认模式网络(DMN)，这是一种在清醒休息时活跃的大脑区域网络。在精神障碍患者中观察到DMN的变化。网络内连通性下降也与创伤性脑损伤．

“DMN存在于大脑的深层灰质区域，”德克萨斯大学西南分校奥唐纳大脑研究所高级神经科学成像研究(ANSIR)实验室的博士后研究员伊丽莎白·m·达文波特博士解释说。“它包括当我们清醒、进行内省或处理情绪时激活的结构，这些活动对大脑健康很重要。”

在第一项研究中，研究人员研究了没有脑震荡史的青少年足球运动员，以确定反复的次脑震荡对DMN的影响。

“在一个赛季的足球比赛中，球员们会受到多次头部撞击。其中绝大多数不会导致脑震荡，”生物医学工程博士生、ANSIR实验室成员Gowtham Krishnan Murugesan说。“这项工作增加了越来越多的文献，表明脑震荡下的头部撞击会对大脑产生影响。在青年和高中阶段，这是一个高度缺乏研究的领域。”

在这项研究中，26名青少年足球运动员(9-13岁)在整个足球赛季中都配备了头部撞击遥测系统(HITS)。HITS头盔上装有加速度计或传感器，可以测量头部受到冲击的幅度、位置和方向。头盔的撞击数据被用来计算每个球员的脑震荡风险。

运动员被平均分为高和低脑震荡暴露组。有脑震荡史的球员被排除在外。第三组由13个非接触运动对照组组成。对所有球员和控制组进行了赛季前和赛季后的休息功能磁共振成像(fMRI)扫描，并分析了DMN子组件之间的连通性。

研究人员使用机器学习来分析功能磁共振成像数据。机器学习是一种人工智能，它允许计算机根据现有数据关系进行分析。

Murugesan说:“机器学习可以为我们的研究提供很多东西，因为它给了我们一个新的视角，以及分析数据中复杂关系的能力。”“我们的研究结果表明，头部受到撞击的次数越多，大脑的功能变化就越大。”

根据fMRI结果，使用五种机器学习分类算法来预测玩家是属于高接触组、低接触组还是非接触组。该算法区分高冲击暴露和非接触暴露的准确率为82%，低冲击暴露和非接触暴露的准确率为70%。结果表明，随着头部撞击暴露的增加，功能变化也在增加。

“在这个年龄段，这些青少年运动员的大脑正在迅速成熟。这项研究表明，在青少年阶段进行一个赛季的接触性运动可以产生神经成像大脑变化，尤其是DMN，”Murugesan说。

在第二项研究中，20名高中橄榄球运动员(中位年龄16.9岁)在一个赛季中戴着装有HITS的头盔。在这20名球员中，5人至少经历过一次脑震荡，15人没有脑震荡史。

在赛季开始前和赛季结束后，球员们都接受了8分钟的脑磁图扫描(MEG)，该扫描记录并分析了大脑活动产生的磁场。然后，研究人员分析了与DMN的八个大脑区域相关的MEG功率。

赛季后，5名有脑震荡史的球员DMN区域之间的连通性显著降低。平均而言，没有脑震荡历史的球员的DMN连通性有所增加。

研究结果表明，前几年的脑震荡会影响当前赛季大脑中发生的变化，这表明脑震荡会对大脑功能产生纵向影响。

“大脑的默认模式网络会因为之前的脑震荡而发生不同的变化，”达文波特博士说。“以前脑震荡似乎能让大脑为额外的变化做好准备。脑震荡史可能会影响大脑补偿亚震荡冲击的能力。”

两位研究人员都表示，他们采用了更大的数据集，对年轻人进行纵向研究足球运动员需要结合MEG和fMRI的研究来更好地理解涉及脑震荡的复杂因素。