在南加州大學(xué)（USC）ConstantinosSioutas實(shí)驗室工作的Saffari稱(chēng)，這些顆粒物十分細小，大多數空氣污染監測儀器都無(wú)法精確測量。而直徑小于0.2μm的“超細”（ultrafine）顆粒物則屬于一種專(zhuān)門(mén)的空氣污染物類(lèi)型，即PM2.5：這是一種對空氣中直徑小于或等于2.5μm的固體顆?；蛞旱蔚目偡Q(chēng)。顆粒物的毒性與大小密切相關(guān)，Saffari解釋道，細胞接觸的顆粒物越小，其氧化應激水平越高，即產(chǎn)生破壞DNA與其他細胞結構的化學(xué)活性分子（如過(guò)氧化物等）越多。

　　吸入細顆粒物與超細顆粒物可能引發(fā)的一些健康風(fēng)險已經(jīng)得到了確認，如哮喘、肺癌，還有最近研究發(fā)現的心臟病等。但越來(lái)越多的證據表明，暴露在這些空氣污染物中還可能損傷大腦、加速認知老化，甚至還可能增加罹患阿爾茲海默病與其他癡呆疾病的風(fēng)險。

　　空氣污染可能導致癡呆的觀(guān)點(diǎn)仍然充滿(mǎn)爭議——即便支持這一觀(guān)點(diǎn)的人也表示，兩者的因果關(guān)系、顆粒物進(jìn)入大腦的可能路徑、造成大腦功能紊亂的具體機理還有待進(jìn)一步研究。然而，全球各地越來(lái)越多的流行病學(xué)研究、動(dòng)物模型與人類(lèi)腦成像研究，以及越來(lái)越精確的PM2.5濃度計算模型為人們敲響了警鐘。南加州大學(xué)的研究者們于2017年1月底在《轉化精神病學(xué)》（TranslationalPsychiatry）上發(fā)表了一項長(cháng)達11年之久的流行病學(xué)研究結果，他們公布了以下結論：如果長(cháng)期暴露在高于美國環(huán)境保護署（EnvironmentalProtectionAgency，EPA）規定的12μg/m3的PM2.5濃度下，那么老年女性患癡呆的幾率會(huì )增加一倍。

　　該論文作者、南加州大學(xué)凱克醫學(xué)院流行病學(xué)家陳居泉（Jiu-ChiuanChen）教授表示，如果該研究結果在普通人群中也成立的話(huà)，那么全世界21%的癡呆病例都可以歸結于空氣污染。

　　不僅如此，加拿大多倫多大學(xué)的研究者們在2017年1月的《柳葉刀》（TheLancet）上發(fā)表了他們的結果：在660萬(wàn)接受調查的安大略省居民中，居住在距離主路不到50米處（這些地方的細顆粒污染物濃度比距離150米左右的高出10倍以上）的居民，罹患癡呆的幾率比生活在200米以外的高出12%。

　　來(lái)自印第安納大學(xué)（IndianaUniversity）的神經(jīng)科學(xué)家MichelleBlock謹慎地表示，這還是一個(gè)“非常、非常新興”的研究領(lǐng)域。不過(guò)她肯定，對研究空氣污染對大腦造成的影響而言，現在是“極其激動(dòng)人心的時(shí)刻”。如果研究結果得到了確認，那將為公共衛生專(zhuān)家提供大幅降低患阿爾茲海默病風(fēng)險的控制手段，對這種極具毀滅性且目前為止仍無(wú)有效治療手段的疾病來(lái)說(shuō)，該研究無(wú)疑點(diǎn)亮了一絲希望。

　　本世紀早期，墨西哥城的瘋狗們讓研究者們第一次關(guān)注到，吸入污染空氣會(huì )引發(fā)神經(jīng)退行性疾?。╪eurodegeneration）。當時(shí)，一位名為L(cháng)ilianCalderón-Garcidue?as的神經(jīng)科學(xué)家（現任教于米蘇拉市的蒙大拿大學(xué)）注意到，那些居住在城市特定受污染區域的高齡狗，經(jīng)常會(huì )變得混亂不清、逐漸無(wú)法辨別方向，甚至不能識別出自己的主人。當這些狗去世后，Calderón-Garcidue?as分析了它們的大腦，發(fā)現它們的腦組織細胞外沉積了大量的β-淀粉樣蛋白（一種同樣出現在阿爾茲海默病病人大腦中的“斑塊”），其數量遠大于在污染程度較輕的城市中生活的狗。她接著(zhù)研究了墨西哥城中意外死亡的兒童與青年，發(fā)現他們腦中的“斑塊”數量有類(lèi)似程度的上升；同樣增多的還有炎癥癥狀，例如極度活躍的膠質(zhì)細胞、大腦的免疫細胞等。Calderón-Garcidue?as的研究沒(méi)有設置嚴格的對照，也沒(méi)有說(shuō)明另一個(gè)事實(shí)，即β-淀粉樣蛋白增多并不一定等于癡呆。不過(guò)，她的觀(guān)察仍為未來(lái)的研究提供了重要的支持。

　　在110高速公路取完樣后，那些附著(zhù)了細顆粒物的管子就要發(fā)揮關(guān)鍵作用了。在南加州大學(xué)的一處地下實(shí)驗室中，Sioutas和他的團隊通過(guò)醫用霧化器霧化這些污染物，然后把污濁的空氣通入關(guān)有實(shí)驗小鼠的籠子，這些小鼠體內已經(jīng)轉入了人類(lèi)的β-淀粉樣蛋白基因；對照組生活在同一房間內，但呼吸經(jīng)過(guò)過(guò)濾的純凈空氣。在最近的一次實(shí)驗中，經(jīng)過(guò)一段特定的時(shí)間，即歷時(shí)數周、共計220小時(shí)后，該團隊的研究人員將這些嚙齒動(dòng)物遞交給南加州大學(xué)的同事。接手的研究人員會(huì )殺死小鼠，然后觀(guān)察它們大腦中神經(jīng)退行性疾病的征兆。

　　一團抽取自加州洛杉磯高速公路的煙霧顆粒懸浮物，經(jīng)過(guò)霧化后，將通入關(guān)有實(shí)驗小鼠的容器內。圖片來(lái)源：SpencerLowell

　　研究人員讓一組小鼠呼吸受污染的空氣，而讓另一組小鼠呼吸純凈的空氣。數周之后，他們將觀(guān)察兩組小鼠的大腦。

　　南加州大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家CalebFinch和ToddMorgan是本次研究的主要負責人，他們一直都在研究衰老對大腦的影響。他們發(fā)現在呼吸污濁空氣的小鼠體內，大腦的小膠質(zhì)細胞（microglia）釋放了大量的炎癥分子，其中包括腫瘤壞死因子α（身患阿爾茲海默病的人體內該因子水平同樣會(huì )升高，而且該因子與健忘密切相關(guān)）。暴露在污染環(huán)境中的小鼠還表現出其他大腦受損的癥狀，該研究團隊在最近的幾篇論文中發(fā)表了這些結果：與對照組相比，實(shí)驗組小鼠體內含有更多的β-淀粉樣蛋白，神經(jīng)突縮短、衰退，細胞衰老過(guò)程從神經(jīng)元擴展到了其他細胞。

　　隨空氣漂浮的細顆粒物究竟是如何從嚙齒動(dòng)物的鼻腔進(jìn)入大腦的？這其中的具體過(guò)程仍不明了。但由紐約羅切斯特大學(xué)GünterOberd?rster領(lǐng)導的研究團隊使用含碳同位素的顆粒示蹤，證明小于200nm的顆粒物吸入嚙齒動(dòng)物的鼻腔后，的確能夠通過(guò)精巧的組織結構，一路進(jìn)到神經(jīng)元，甚至散布至小腦（位于大腦后方），并觸發(fā)炎癥反應。

　　為了厘清動(dòng)物研究可能惠及人類(lèi)的部分，科學(xué)家們仍需通過(guò)人類(lèi)大腦成像技術(shù)和嚴格的認知實(shí)驗，進(jìn)一步探究空氣污染程度與這些結果的相關(guān)性。

　　這并不是一項輕而易舉的研究。美國國家環(huán)境健康科學(xué)研究所（NationalInstituteofEnvironmentalHealthSciences）的項目管理人KimberlyGray稱(chēng)，關(guān)于環(huán)境污染程度，美國缺乏長(cháng)期的歷史數據，其他國家亦是如此。但在2016年9月發(fā)表的一份報告中，來(lái)自中國大陸和臺灣地區、瑞典、德國、英國、美國等地的18項流行病學(xué)研究，除一項外，其余全部指出暴露在重空氣污染（至少其中一項空氣污染組成濃度超標）環(huán)境中與表現出癡呆跡象的相關(guān)性。這份發(fā)表在《神經(jīng)毒理學(xué)》（Neurotoxicology）的報告中，包括一項2012年針對美國19,000名退休護士開(kāi)展的調查。該調查表明，這些護士所處環(huán)境的細顆粒物濃度越高（根據他們住所附近的監測數據），他們在認知測驗中的表現水準就下降得越快。這項調查的主要負責人、來(lái)自波士頓大學(xué)的流行病學(xué)家JenniferWeuve提到，每增加10μg/m3的污染物濃度，他們在記憶力和注意力測試中的表現水準就會(huì )有相當于衰老兩歲的下降。

　　影像學(xué)研究也表明，空氣污染會(huì )損害人類(lèi)的大腦。在2015年的一項研究中，通過(guò)對參與弗雷明漢心臟研究項目（新英格蘭地區的一項長(cháng)期心血管研究項目）的成員進(jìn)行腦部核磁共振成像（MRI），哈佛大學(xué)醫學(xué)院的研究人員發(fā)現，住得離主機動(dòng)車(chē)道越近（因而更可能暴露在高PM2.5濃度下），這些居民的大腦腦容量就越小。即使根據受教育程度、吸煙與否、肥胖程度以及心血管疾病等影響因素作出適當調整后，這種相關(guān)性仍然成立。

　　上述研究發(fā)布不久，陳居良教授便報告了另一例腦容量縮減的研究案例。在被測的1403名老年女性中，所處環(huán)境的PM2.5濃度每增加3.5μg/m3，其大腦中的白質(zhì)（一種連接大腦不同部位的絕緣神經(jīng)纖維）總體積就會(huì )縮減6cm3。而此處用到的PM2.5濃度變化，來(lái)自被測者接受腦部掃描前，其住所周?chē)?~7年以來(lái)的空氣質(zhì)量監測數據。Block解釋道，陳教授對白質(zhì)的研究發(fā)現與人工培養的神經(jīng)元研究結果一致，這表明暴露在高濃度PM2.5環(huán)境中會(huì )導致髓磷脂（myelin，一種發(fā)揮“絕緣體”功效的脂質(zhì)，包覆在軸突外層）“最終脫落，就好像創(chuàng )可貼一樣”。

　　污染物顆?？赡軙?huì )直抵大腦并對其造成損害，或者會(huì )通過(guò)誘發(fā)炎癥分子而進(jìn)行“遠程攻擊”。

　　目前何地風(fēng)險最大尚未明了。燃燒石油和天然氣、木柴、植被等任何東西都會(huì )產(chǎn)生PM2.5。全球各地對PM2.5的監測數據都有不足，以美國為例，只有不到三分之一的郡縣擁有臭氧或顆粒物污染監測器，偏遠農村地區的覆蓋程度更是稀疏。Gray表示，在過(guò)去的幾年中，新建立起來(lái)的計算模型可以協(xié)助填補監測數據中的缺口。

　　華盛頓大學(xué)的生物統計學(xué)家LianneSheppard表示，她將以華盛頓州西雅圖市為駐地展開(kāi)研究，檢測參與者一生中暴露在PM2.5污染中的時(shí)間與癡呆發(fā)病率之間的相關(guān)性。

　　Sheppard和她的同事將充分利用他們之前為研究空氣污染與動(dòng)脈粥樣硬化之間聯(lián)系開(kāi)發(fā)的計算模型。Sheppard表示，該模型“建立在大量的幕后工作之上”。首先，他們需要編譯十多年以來(lái)，來(lái)自美國600000多個(gè)分布點(diǎn)的PM2.5以及其他污染物濃度的監測數據。針對每一個(gè)分布點(diǎn)，他們計算了800個(gè)不同的地理信息變量，比如該地點(diǎn)與港口、工廠(chǎng)、精煉廠(chǎng)、渣油和道路之間的距離。然后，他們設計了一個(gè)25m×25m的網(wǎng)格，測量每一網(wǎng)格中的PM2.5濃度，再通過(guò)計算模型擬合得到這些數據。以該模型為分析基礎，Sheppard和同事們將撰寫(xiě)一份更加細致的報告，評估就西雅圖及周邊地區過(guò)去十幾年的空氣污染程度。

　　為了調查該地區的癡呆患者比例，他們將利用未來(lái)成人變化研究項目（AdultChangesinThought）的數據，該項目監測了20年來(lái)西雅圖地區5000名老年人的健康狀態(tài)變化。盡管在加入該研究項目之初，所有參與者的認知狀態(tài)都很正常，但隨著(zhù)年齡的增長(cháng)，約1000名老人在65歲左右出現了癡呆的癥狀，其中包括859名阿爾茲海默病患者。去世后，很多參與者都將自己的大腦捐獻給了科學(xué)研究（目前已有600多名捐獻者），病理學(xué)家便可以據此檢查他們腦組織中異常的蛋白組成、腦血管損傷，以及其他的細胞應激反應。Sheppard表示，這類(lèi)分析結合基因研究，不僅能使她的團隊深入探測“空氣污染與認知能力之間的流行病學(xué)關(guān)系，更能就具體的作用機制開(kāi)展深度探討”，如此，他們才能更好地解釋空氣污染物對人類(lèi)大腦的影響。

　　有些研究者則比其他人更謹慎。在《轉化精神病學(xué)》上發(fā)表的研究中，陳居良教授的團隊發(fā)現，攜帶阿爾茲海默病致病基因APOE4的女性，在空氣污染條件下更容易患病。最近，Finch開(kāi)始考察PM2.5與香煙煙霧之間的重復作用以及潛在的協(xié)同效用。香煙煙霧本身就含有大量的超細顆粒物，在小鼠實(shí)驗中，可以誘發(fā)淀粉樣蛋白斑的生成以及神經(jīng)炎癥。Finch表示，盡管人們一度認為抽煙能預防阿爾茲海默病，但后續研究表明，煙草煙霧其實(shí)是該病的一大誘因。例如，在2014年世界衛生組織發(fā)布的報告中，全世界14%的阿爾茲海默病都被歸因于抽煙。

　　空氣污染可能會(huì )對窮人的認知能力造成更大的損害，因為從某種程度而言，他們更可能居住在高PM2.5濃度的環(huán)境中，譬如主機動(dòng)車(chē)道旁或港口。JenniferAilshire是一名南加州大學(xué)的社會(huì )學(xué)家，她表示，與貧窮等相關(guān)的應激源可能會(huì )加劇有毒顆粒物對人體的損害。她近期的一項研究表明，參與認知測驗的老年人如果生活在垃圾遍地、犯罪率高的臟亂環(huán)境中，其測試表現會(huì )比居住在空氣污染程度相當、但所處社區更加宜居的測試者更差。Jennifer說(shuō)道：“住在洛杉磯，我們都會(huì )暴露在各種各樣的污染之中，但其中一些人并不會(huì )受到太大的影響。”她還表示，當我們試圖降低空氣污染對人體健康的損害時(shí)，“可能需要著(zhù)重關(guān)注某些特定社區的空氣污染程度，因為那里的居民更容易受到影響。”

　　如果PM2.5的確是造成上述這些損害的主因，那么，研究人員們認為，全世界的政策制定者都應該盡可能地大幅度降低其濃度?？v覽相關(guān)的所有研究，Finch表達了自己的憂(yōu)慮：“我認為空氣污染最終可能會(huì )和煙草一樣——并不存在什么安全閾值。”