近年来，我国儿童青少年超重肥胖率高达19%，肥胖与多种身心健康问题密切相关，包括心血管疾病、睡眠障碍、糖尿病、自杀风险增加及认知功能受损(Brooks et al., 2023; Cui et al., 2023; Lindberg et al., 2020; Salama et al., 2023)。因此，在关键发育阶段揭示肥胖的潜在神经机制至关重要。目前，关于儿童肥胖奖赏和抑制控制的功能基础研究多是围绕单系统开展，从双系统交互视角考察儿童肥胖神经机制的研究较少，尚不清楚双系统交互在儿童肥胖中的作用机制。探究学龄儿童超重肥胖的关键神经标志将为早期预防和精准干预提供靶点。
近日，心理学部陈红教授团队首次结合功能连接与有效连接指标，揭示了8~13岁超重肥胖儿童静息状态下的神经交互模式。研究基于先验的双系统兴趣区，考察了超重肥胖儿童在功能连接上的异常，并进一步采用频谱动态因果建模探究有效连接的组间差异。最后，运用留一交叉验证技术揭示基线时期敏感的连接模式对儿童一年后饮食行为的预测效应。
结果发现，与正常体重儿童相比，超重肥胖儿童左额上回与左尾状核之间功能连接更强，而左额上回与右腹内侧前额叶之间功能连接更弱(图1)。有效连接分析显示超重肥胖组左尾状核→左额上回的抑制性连接更强，左额上回→右腹内侧前额叶的抑制性连接更弱；右侧腹内侧前额叶→左额上回的兴奋性连接也更弱(图2)。左尾状核对额上回的干扰增加，可能与超重肥胖儿童奖赏和抑制控制系统之间的功能失调有关。从抑制区到奖赏区的抑制性连接可能反映了潜在的信息交换，即额上回中的抑制控制信息抑制了腹内侧前额叶中奖赏敏感信息的转换，以发挥执行功能。超重肥胖儿童该连接强度的降低可能表明这种信息交换能力减弱。从腹内侧前额叶到额上回的正效应减弱反应了奖赏区对额叶的兴奋效应弱化，表明超重肥胖儿童平衡行为控制和奖赏反应的能力可能减弱。最后，基线时期的尾状核→尾状核自连接和腹内侧前额叶→额上回连接可显著预测一年后的饮食行为变化量。
基于饮食决策的双重交互模型(Lowe et al., 2020, Lancet Child & Adolescent Health)，本研究聚焦8~13岁学龄儿童超重肥胖的神经基础，揭示了超重肥胖、双系统功能失衡和未来饮食行为之间的重要关联，并表明针对奖赏加工和抑制控制的干预措施可能对儿童肥胖具有重要意义。
该成果已被肥胖研究领域的高水平期刊International Journal of Obesity接收(Nature Research旗下杂志，中科院2区；IF5year = 4.3)。学部陈红教授为论文通讯作者，硕士生辛海燕为论文第一作者，陈曦梅副教授为共同通讯作者和共同第一作者。本研究得到国家自然科学基金(32271087; 32500937)、国家社科基金重大项目(22&ZD184)和重庆市高校哲学社会科学协同创新团队(7110200530)等基金的支持。
图1 功能连接的组间差异。(a)功能连接；(b)组间差异。
图2 有效连接的组间差异。(a)超重肥胖组的有效连接；(b)组间差异总结图；(c)有效连接矩阵的组间差异。
论文信息：
Xin, H., Chen, X*., Li, W., Xiao, M., Song, S., Liu, Y., Gao, X., Guo, C., Chen, H*. (2025). Altered Effective Connectivity between the Prefrontal Cortex and Caudate in Children with Overweight and Obesity. International Journal of Obesity. (in press).
