产前锰多介质生物标志物对学龄儿童时间认知编程效应的性别二态性

这项研究对父母和教师的重要性

许多日常活动——从接球到按时完成试卷——都依赖于儿童的内部时间感。这项研究提出了一个简单但重要的问题：在出生前接触一种常见金属，是否会在多年后悄然重塑儿童对时间的体验？这种影响是否在女孩和男孩之间不同？研究人员把注意力集中在锰上，这是一种既是必需营养素又可能对大脑有毒性的金属，并跟踪了墨西哥城数百名儿童，从母亲怀孕期一直到入学早期。

有双重性质的常见金属

锰自然存在于空气、食物和水中。我们的身体需要少量锰以维持正常生长和大脑功能，但过量会损害神经系统。怀孕期间，锰可以穿过胎盘进入发育中的胎儿大脑，此时负责计划、注意和时间感的神经回路正在形成。先前研究已将更高的产前锰暴露与儿童的运动、行为和认知问题联系起来，但对其如何影响时间感知——即估计和管理秒钟与分钟的心理能力——几乎没有了解。

更全面地测量暴露

与通常仅在血液中测量的铅不同，锰没有单一的“黄金标准”检测。血液和尿液水平各自只反映整体情况的一部分。为了更好地掌握产前总体暴露，研究团队使用了他们称之为多介质生物标志物指数的方法。他们将母亲在怀孕第二和第三孕期测得的血锰和尿锰水平，使用针对混合物设计的统计方法合成为一个单一得分。这使他们能够估算每个儿童的累积产前锰暴露，而不是依赖来自某一种体液的单次快照。

测试儿童的内在时钟

当这些儿童在6到7岁时，563名儿童参加了一个基于奖励的计时游戏。孩子们坐在带有杠杆和灯的面板前，需要按住特定杠杆大约正确的时间——在10到14秒之间——以赢取一枚小硬币，硬币可以用来换玩具。过早或过晚松开都不会获得奖励，但他们可以立即再试。研究者从这个简单的设置中提取了许多测量指标：在正确时限内的杠杆按压次数、按压持续时间的稳定性或变异性，以及儿童在多次试验中重复目标时间间隔的准确性。

结果对男孩和女孩的揭示

在整体样本中，更高的产前锰暴露与多项计时测量的较差表现相关。暴露较高的儿童正确时长的按压较少，按压持续时间的变异性更大，表明内在时钟不够可靠。当研究者按性别分开数据时，出现了一个显著的模式。女孩显示出更一致且更强的关联：更高的产前锰与更差的计时表现相关联——她们的总按压次数更少、正确时长的按压更少、计时更不规律。男孩的这种关联较弱，主要在一项准确性指标上出现显著效应。这些发现提示，女孩在支持计时的大脑系统受到锰干扰时可能比男孩更易受影响。

早期暴露如何塑造大脑的线索

这项研究不能直接显示大脑内部具体发生了什么，但与已知的锰生物学和大脑发育相一致。时间感知依赖的网络包括前额叶皮层、基底节、海马和小脑——这些区域对氧化应激和多巴胺等关键信号分子的变化敏感。锰可以在这些部位积累并改变其功能。作者提出，即使在青春期之前，大脑成熟、激素信号以及金属在体内的运输和清除方面的细微性别差异，可能使女孩的计时回路对产前锰更为脆弱。通过将多个生物标志物组合成单一暴露指数，该研究还展示了更精细的测量如何揭示出简单方法可能错过的模式。

这对儿童未来意味着什么

作者总结称，产前锰暴露可能在儿童感知和估算时间的能力上编程出持久变化，这种能力是注意力、计划、学业和日常决策的基础。其影响在男孩和女孩之间并不相同，本研究中女孩显示出更明显的脆弱性。对普通读者来说，结论是：即使是孕期对常见环境金属的低水平暴露，也可能在多年后悄然影响孩子处理时间的方式。认识到这些早期影响，可以指导公共卫生努力以减少有害暴露、改进产前护理建议，并设计在学校中考虑儿童在时间体验上隐性差异的支持措施。

引用: Lane, J.M., Liu, S.H., Cory-Slechta, D.A. et al. Sexual dimorphism in the programming effects of prenatal manganese multi-media biomarker on temporal cognition in school-aged children. Sci Rep 16, 13219 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44007-4

关键词: 产前锰暴露, 儿童时间感知, 性别差异, 环境神经毒理学, 儿童大脑发育