Published November 25, 2019
| Version v1
Publication
Open
Growth faltering is associated with altered brain functional connectivity and cognitive outcomes in urban Bangladeshi children exposed to early adversity
Creators
- 1. Boston Children's Hospital
- 2. Boston University
- 3. International Centre for Diarrhoeal Disease Research
- 4. University of Virginia
- 5. Harvard University
Description
Stunting affects more than 161 million children worldwide and can compromise cognitive development beginning early in childhood. There is a paucity of research using neuroimaging tools in conjunction with sensitive behavioral assays in low-income settings, which has hindered researchers' ability to explain how stunting impacts brain and behavioral development. We employed high-density EEG to examine associations among children's physical growth, brain functional connectivity (FC), and cognitive development.We recruited participants from an urban impoverished neighborhood in Dhaka, Bangladesh. One infant cohort consisted of 92 infants whose height (length) was measured at 3, 4.5, and 6 months; EEG data were collected at 6 months; and cognitive outcomes were assessed using the Mullen Scales of Early Learning at 27 months. A second, older cohort consisted of 118 children whose height was measured at 24, 30, and 36 months; EEG data were collected at 36 months; and Intelligence Quotient (IQ) scores were assessed at 48 months. Height-for-age (HAZ) z-scores were calculated based on the World Health Organization standard. EEG FC in different frequency bands was calculated in the cortical source space. Linear regression and longitudinal path analysis were conducted to test the associations between variables, as well as the indirect effect of child growth on cognitive outcomes via brain FC.In the older cohort, we found that HAZ was negatively related to brain FC in the theta and beta frequency bands, which in turn was negatively related to children's IQ score at 48 months. Longitudinal path analysis showed an indirect effect of HAZ on children's IQ via brain FC in both the theta and beta bands. There were no associations between HAZ and brain FC or cognitive outcomes in the infant cohort.The association observed between child growth and brain FC may reflect a broad deleterious effect of malnutrition on children's brain development. The mediation effect of FC on the relation between child growth and later IQ provides the first evidence suggesting that brain FC may serve as a neural pathway by which biological adversity impacts cognitive development.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يؤثر التقزم على أكثر من 161 مليون طفل في جميع أنحاء العالم ويمكن أن يضر بالتطور المعرفي بدءًا من مرحلة الطفولة المبكرة. هناك ندرة في الأبحاث التي تستخدم أدوات التصوير العصبي جنبًا إلى جنب مع المقايسات السلوكية الحساسة في البيئات منخفضة الدخل، مما أعاق قدرة الباحثين على شرح كيفية تأثير التقزم على نمو الدماغ والسلوك. استخدمنا مخطط كهربية الدماغ عالي الكثافة لفحص الارتباطات بين النمو البدني للأطفال، والاتصال الوظيفي للدماغ (FC)، والتطور المعرفي. قمنا بتوظيف مشاركين من حي فقير حضري في دكا، بنغلاديش. تألفت مجموعة واحدة من الرضع من 92 رضيعًا تم قياس طولهم (الطول) في 3 و 4.5 و 6 أشهر ؛ تم جمع بيانات تخطيط كهربية الدماغ في 6 أشهر ؛ وتم تقييم النتائج المعرفية باستخدام مقاييس مولن للتعلم المبكر في 27 شهرًا. وتألفت مجموعة ثانية من كبار السن من 118 طفلاً تم قياس طولهم عند 24 و 30 و 36 شهرًا ؛ تم جمع بيانات تخطيط كهربية الدماغ عند 36 شهرًا ؛ وتم تقييم درجات حاصل الذكاء (IQ) عند 48 شهرًا. تم حساب درجات الطول مقابل العمر (HAZ) بناءً على معيار منظمة الصحة العالمية. تم حساب EEG FC في نطاقات تردد مختلفة في مساحة المصدر القشرية. تم إجراء الانحدار الخطي وتحليل المسار الطولي لاختبار الارتباطات بين المتغيرات، بالإضافة إلى التأثير غير المباشر لنمو الطفل على النتائج المعرفية عبر FC الدماغي. في المجموعة الأكبر سنًا، وجدنا أن HAZ كان مرتبطًا سلبًا بـ FC الدماغي في نطاقات تردد ثيتا وبيتا، والتي بدورها كانت مرتبطة سلبًا بدرجة ذكاء الأطفال في 48 شهرًا. أظهر تحليل المسار الطولي تأثيرًا غير مباشر لـ HAZ على معدل ذكاء الأطفال عبر FC الدماغي في كل من نطاقات ثيتا وبيتا. لم تكن هناك ارتباطات بين HAZ و الدماغ FC أو النتائج المعرفية في مجموعة الرضع. قد يعكس الارتباط الملحوظ بين نمو الطفل و الدماغ FC تأثيرًا ضارًا واسعًا لسوء التغذية على نمو دماغ الأطفال. يوفر تأثير وساطة FC على العلاقة بين نمو الطفل ومعدل الذكاء اللاحق أول دليل يشير إلى أن FC في الدماغ قد يكون بمثابة مسار عصبي تؤثر من خلاله الشدائد البيولوجية على النمو المعرفي.Translated Description (French)
Le retard de croissance affecte plus de 161 millions d'enfants dans le monde et peut compromettre le développement cognitif dès le plus jeune âge. Il existe peu de recherches utilisant des outils de neuroimagerie en conjonction avec des tests comportementaux sensibles dans les milieux à faible revenu, ce qui a entravé la capacité des chercheurs à expliquer l'impact du retard de croissance sur le développement du cerveau et du comportement. Nous avons utilisé l'EEG à haute densité pour examiner les associations entre la croissance physique, la connectivité fonctionnelle cérébrale (FC) et le développement cognitif des enfants. Nous avons recruté des participants d'un quartier urbain pauvre de Dhaka, au Bangladesh. Une cohorte de nourrissons comprenait 92 nourrissons dont la taille (longueur) a été mesurée à 3, 4,5 et 6 mois ; les données EEG ont été recueillies à 6 mois ; et les résultats cognitifs ont été évalués à l'aide des échelles Mullen d'apprentissage précoce à 27 mois. Une deuxième cohorte plus âgée comprenait 118 enfants dont la taille a été mesurée à 24, 30 et 36 mois ; les données EEG ont été recueillies à 36 mois ; et les scores de quotient intellectuel (QI) ont été évalués à 48 mois. Les scores z de la taille pour l'âge (HAZ) ont été calculés sur la base de la norme de l'Organisation mondiale de la santé. L'EEG FC dans différentes bandes de fréquences a été calculé dans l'espace cortical source. Une régression linéaire et une analyse du chemin longitudinal ont été menées pour tester les associations entre les variables, ainsi que l'effet indirect de la croissance de l'enfant sur les résultats cognitifs via la FC cérébrale. Dans la cohorte plus âgée, nous avons constaté que la HAZ était négativement liée à la FC cérébrale dans les bandes de fréquences thêta et bêta, qui à son tour était négativement liée au score de QI des enfants à 48 mois. L'analyse longitudinale du trajet a montré un effet indirect de la ZHA sur le QI des enfants via la FC cérébrale dans les bandes thêta et bêta. Il n'y avait aucune association entre la zona et la fibromyalgie cérébrale ou les résultats cognitifs dans la cohorte infantile. L'association observée entre la croissance de l'enfant et la fibromyalgie cérébrale peut refléter un large effet délétère de la malnutrition sur le développement du cerveau des enfants. L'effet de médiation de la FC sur la relation entre la croissance de l'enfant et le QI ultérieur fournit la première preuve suggérant que la FC cérébrale peut servir de voie neuronale par laquelle l'adversité biologique affecte le développement cognitif.Translated Description (Spanish)
El retraso en el crecimiento afecta a más de 161 millones de niños en todo el mundo y puede comprometer el desarrollo cognitivo desde la primera infancia. Existe una escasez de investigaciones que utilicen herramientas de neuroimagen junto con ensayos de comportamiento sensibles en entornos de bajos ingresos, lo que ha obstaculizado la capacidad de los investigadores para explicar cómo el retraso en el crecimiento afecta el desarrollo cerebral y del comportamiento. Empleamos EEG de alta densidad para examinar las asociaciones entre el crecimiento físico de los niños, la conectividad funcional cerebral (FC) y el desarrollo cognitivo. Reclutamos participantes de un vecindario urbano empobrecido en Dhaka, Bangladesh. Una cohorte de lactantes consistió en 92 lactantes cuya altura (longitud) se midió a los 3, 4,5 y 6 meses; los datos del EEG se recopilaron a los 6 meses; y los resultados cognitivos se evaluaron utilizando las Escalas Mullen de Aprendizaje Temprano a los 27 meses. Una segunda cohorte, de mayor edad, consistió en 118 niños cuya estatura se midió a los 24, 30 y 36 meses; los datos del EEG se recopilaron a los 36 meses; y las puntuaciones del cociente intelectual (CI) se evaluaron a los 48 meses. Las puntuaciones z de altura para la edad (haz) se calcularon en función del estándar de la Organización Mundial de la Salud. La FC del EEG en diferentes bandas de frecuencia se calculó en el espacio de la fuente cortical. Se realizaron análisis de regresión lineal y trayectoria longitudinal para probar las asociaciones entre variables, así como el efecto indirecto del crecimiento infantil en los resultados cognitivos a través de la FC cerebral. En la cohorte de mayor edad, encontramos que la haz estaba relacionada negativamente con la FC cerebral en las bandas de frecuencia theta y beta, que a su vez estaba relacionada negativamente con la puntuación de CI de los niños a los 48 meses. El análisis de la trayectoria longitudinal mostró un efecto indirecto de la haz en el coeficiente intelectual de los niños a través de la FC cerebral en las bandas theta y beta. No hubo asociaciones entre la haz y la FC cerebral o los resultados cognitivos en la cohorte infantil. La asociación observada entre el crecimiento infantil y la FC cerebral puede reflejar un amplio efecto perjudicial de la desnutrición en el desarrollo cerebral de los niños. El efecto de mediación de la FC en la relación entre el crecimiento infantil y el CI posterior proporciona la primera evidencia que sugiere que la FC cerebral puede servir como una vía neuronal por la cual la adversidad biológica afecta el desarrollo cognitivo.Files
s12916-019-1431-5.pdf
Files
(2.4 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:96cb7a7528720790e9cc92a80e22eda4
|
2.4 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يرتبط تعثر النمو بتغير الاتصال الوظيفي للدماغ والنتائج المعرفية لدى الأطفال البنغلاديشيين الحضريين المعرضين للشدائد المبكرة
- Translated title (French)
- Le ralentissement de la croissance est associé à une altération de la connectivité fonctionnelle du cerveau et des résultats cognitifs chez les enfants bangladais urbains exposés à une adversité précoce
- Translated title (Spanish)
- El retraso en el crecimiento se asocia con la alteración de la conectividad funcional cerebral y los resultados cognitivos en los niños urbanos de Bangladesh expuestos a la adversidad temprana
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2990025671
- DOI
- 10.1186/s12916-019-1431-5
References
- https://openalex.org/W1573320603
- https://openalex.org/W1574694280
- https://openalex.org/W1904671842
- https://openalex.org/W1966641148
- https://openalex.org/W1969271354
- https://openalex.org/W1970412123
- https://openalex.org/W2013299280
- https://openalex.org/W2016631476
- https://openalex.org/W2023448665
- https://openalex.org/W2047329615
- https://openalex.org/W2059231382
- https://openalex.org/W2068200113
- https://openalex.org/W2075623847
- https://openalex.org/W2080883821
- https://openalex.org/W2083099567
- https://openalex.org/W2089798148
- https://openalex.org/W2091209607
- https://openalex.org/W2093743952
- https://openalex.org/W2093926848
- https://openalex.org/W2095064393
- https://openalex.org/W2098018656
- https://openalex.org/W2098330912
- https://openalex.org/W2098605272
- https://openalex.org/W2113425088
- https://openalex.org/W2120563554
- https://openalex.org/W2120673940
- https://openalex.org/W2120911948
- https://openalex.org/W2136211807
- https://openalex.org/W2147318465
- https://openalex.org/W2147899888
- https://openalex.org/W2151123821
- https://openalex.org/W2154205996
- https://openalex.org/W2155746491
- https://openalex.org/W2164404496
- https://openalex.org/W2313065703
- https://openalex.org/W2465893578
- https://openalex.org/W2604833636
- https://openalex.org/W2612332867
- https://openalex.org/W2734838942
- https://openalex.org/W2737682443
- https://openalex.org/W2763572648
- https://openalex.org/W2787885183
- https://openalex.org/W2792641772
- https://openalex.org/W2792807621
- https://openalex.org/W2797215799
- https://openalex.org/W2809749834
- https://openalex.org/W2893396862
- https://openalex.org/W2920262797
- https://openalex.org/W2923037758
- https://openalex.org/W2938795263
- https://openalex.org/W2944214465
- https://openalex.org/W2969610676
- https://openalex.org/W342031958
- https://openalex.org/W4300941192
- https://openalex.org/W74848703