Numren är häpnadsväckande. Enligt de amerikanska centrumen för sjukdomskontroll och förebyggande behandling diagnostiserades omkring 1.8 miljoner fler barn i USA med utvecklingshinder mellan 2006 och 2008 än ett decennium tidigare. Under denna tid ökade prevalensen av autism nästan 300-procent, medan den av uppmärksamhetsunderskottets hyperaktivitetsstörning ökade 33-procenten. CDC-siffror visar också det 10 till 15 procent av alla barn som är födda i USA har någon typ av neurobehovlig utvecklingsstörning. Ännu mer påverkas av neurologiska störningar som inte stiger till klinisk diagnosnivå.

Och det är inte bara USA Sådana försämringar påverkar miljontals barn över hela världen. Siffrorna är så stora att Philippe Grandjean vid Syddansk Universitet och Harvard TH Chan Folkhälsohögskolan och Philip Landrigan från Icahn School of Medicine på Mount Sinai i New York - både läkare och främsta forskare på detta område - beskriver situationen som en "pandemi".

Medan tidigare och mer assiduös diagnos står för en del av den dokumenterade ökningen, förklarar den inte allt det, säger Irva Hertz-Piccioto, professor i miljö och arbetshälsa och chef för University of California, Davis, MIND Institute. Grandjean och Landrigan kreditgenetiska faktorer för 30 till 40 procent av fallen. Men en betydande och växande forskningsgrupp tyder på att exponering för miljöföroreningar är inblandad i störande ökningen av barns neurologiska störningar.

Vad händer exakt? Och vad kan vi göra åt det?

Kemikalier och hjärnan

Vissa kemikalier - leda, kvicksilver och organofosfatbekämpningsmedel - har länge erkänts som giftiga ämnen som kan få varaktiga effekter på barns neurologiska hälsa, säger Bruce Lanphear, professor vid hälsovetenskap vid Simon Fraser University. Medan blyerad färg nu är förbjuden i USA är den fortfarande närvarande i många hem och förblir i bruk någon annanstans runt om i världen. Barn kan också utsättas för bly från färger, färgämnen och metaller som används i leksaker, även om dessa användningar är förbjudna enligt amerikansk lag Thomas tankmotorn), och genom förorenad mark eller annan miljöexponering såväl som från plast i vilken bly används som mjukmedel. kvicksilver exponeringskällor inkluderar viss fisk, luftförorening och gamla kvicksilverhaltiga termometrar och termostater. Medan många ansträngningar har gjorts för att minska och eliminera dessa exponeringar fortsätter oro, särskilt för att vi nu inser att negativa effekter kan uppträda på exceptionellt låga nivåer.

Men forskare upptäcker nu också att kemiska föreningar som är vanliga i utomhusluft - inklusive komponenter i fordonets avgaser och fina partiklar - såväl som inomhusluft och konsumentprodukter kan också påverka hjärnans utveckling, inklusive prenatalt, negativt.

Kemikalier i flamskyddsmedel, plast och personlig vård och andra hushållsprodukter är bland de Lanphear-listorna som mål för oro för deras neurodevelopment effekter.

Kemikalier som leder till hormonella förändringar blir alltmer misstänkta att få neurologiska effekter, säger Linda Birnbaum, chef för National Institute of Environmental Health Sciences och National Toxicology Program. Bland de kemikalier som nu undersöks för neurologiska effekter som uppträder tidigt i livet är flamskyddsmedel som är kända som PBDE som har använts i stor utsträckning i klädselskum, elektronik och andra produkter. ftalater, allmänt använd som mjukgörare och i syntetiska dofter; polykarbonatplastikomponent bisfenol A, känd vanligen som BPA; perfluorerade föreningar, vars tillämpningar innefattar fläck-, vatten- och fettresistenta beläggningar; och olika bekämpningsmedel.

Exakt koreografi

Som Grandjean och Landrigan förklarar är fostret inte väl skyddat mot miljökemikalier som lätt kan passera genom placentan. Det finns bevis från in vitro-studier, de säger att neurala stamceller är mycket känsliga för neurotoxiska. Under senare 30 till 40 år har forskare börjat känna igen att barn och spädbarn är mycket mer utsatta för kemiska exponeringar än vuxna. En spädbarns hjärna är också utsatt för sådana föroreningar. Vid tidiga utvecklingsstadier - prenatalt och under spädbarn - är hjärnceller lätt skadade av industriella kemikalier och andra neurotoxiska medel. Sådan inblandning kan påverka hur hjärnan utvecklas strukturellt och funktionellt - effekter som leder till varaktiga, ogynnsamma resultat.

"Hjärnan är så extremt känslig för yttre stimulans", säger Grandjean.

Historiskt undersöktes kemisk neurotoxicitet hos vuxna - ofta genom fall av hög exponeringsnivå. Under de senaste 30 till 40-åren har dock forskare börjat erkänna att barn och spädbarn är mycket mer utsatta för kemiska exponeringar än vuxna. Det har också upptäckts att mycket låga exponeringsnivåer tidigt i livet kan få djupa och varaktiga effekter.

En annan viktig upptäckt är att förstå hur ett barn eller barn påverkas av en kemisk exponering innebär mycket mer än att bara beräkna potentiella effekter på en fysiskt mindre person. Utvecklingsstadiet - och tidpunkt för exponering - måste också beaktas. Tidiga stadier av hjärnutveckling involverar "en mycket exakt koreografi", förklarar Frederica Perera, professor i miljöhälsovetenskap vid Columbia Universitys Postman School of Public Health. "Varje kemikalie som kan störa [hjärnans] kemi på detta stadium kan vara mycket skadlig", säger hon.

Till exempel förklarar Deborah Kurrasch, en biträdande professor vid University of Calgarys Cumming School of Medicine som specialiserat sig på neurologisk forskning, under de tidiga stadierna av hjärnans utveckling - när cellerna blir neuroner - bestämmer timing destinationen. "

Resultaten av Kurraschs senaste studie som undersöker neuroproduktiva effekter av BPA illustrerar vad hon menar. I en studie publicerad i januari 2015, Kurrasch och kollegor undersökte effekterna på neuroplanering av BPA och en vanlig BPA-ersättning, bisfenol S. Specifikt undersökte de hur exponering för BPA och BPS - på nivåer som är jämförbara med de som finns i gemenskapens lokala dricksvattenförsörjning - kan påverka neuronutvecklingen i zebrafisk på ett stadium jämförbart med andra trimestern av graviditet när neuroner bildas och flyttas till rätt plats i hjärnan.

Många av de kemikalier som granskas för deras effekter på hjärnans utveckling verkar fungera genom att störa funktionen av hormoner som är nödvändiga för en hälsosam hjärnutveckling. "Det är som om de åker på en buss till var de behöver vara", säger Kurrasch. Efter exponering för BPA och BPS var det som om, förklarar Kurrasch, "dubbelt så många neuroner kom på en tidig buss och hälften så många fick en sen buss." Forskarna fann att dessa exponeringar tycktes förändra nervutveckling - neurogenes - i ett sätt som gjorde att fisken blev hyperaktiv. En sådan förändring, som i detta fall framställs av en "mycket liten BPA" kan orsaka permanenta effekter, säger Kurrasch.

Många av de kemikalier som undersöks för deras effekter på hjärnans utveckling - BPA, ftalater, perfluorerade föreningar, bromerade flamskyddsmedel och olika pesticider bland dem - verkar fungera genom att störa funktionen av hormoner som är nödvändiga för en hälsosam hjärnutveckling. Bland dessa är sköldkörtelhormoner som reglerar den del av hjärnan som är involverad i en rad vitala funktioner, inklusive reproduktion, sömn, törst, ätande och pubertet.

Under graviditetens första trimester gör fostret inte sitt eget sköldkörtelhormon, säger Thomas Zoeller, chef för laboratoriet för molekylär, cell- och utvecklingsändokrinologi vid University of Massachusetts Amherst. Om en miljöexponering för ett ämne som en polyklorerad bifenyl eller perklorat stör moderns sköldkörtelhormoner under denna period - som till exempel kan hända genom vattenförorening - som i sin tur kan påverka hennes barn i ett kritiskt skede av hjärnans utveckling.

En annan sak att tänka på i samband med hormonförstörande kemiska exponeringar, säger Zoeller, är att en stor del av kvinnor i fertil ålder i USA har lite jodbrist som kan undertrycka deras sköldkörtelhormoner. Även om dessa brister inte kan ge upphov till kliniska biverkningar, kan de vara tillräckliga för att försämra fostrets neurodevelopment. "Påverkan kan ske på nivåer långt under säkerhetsnormer," säger Zoeller. Och det finns många kemikalier där sådana kvinnor kan utsättas för miljön med potential att påverka sköldkörtelhormoner, bland annat PBDE, PCB, BPA, olika pesticider, perfluorerade föreningar och vissa ftalater.

Något i luften

En särskilt om källa till exponering för kemikalier som misstänks skada barns hjärnutveckling är luftförorening, vilket är en komplex blandning av olika kemikalier och partiklar.

Forskning tyder alltmer på att luftburna föroreningar kan ha subtila men signifikanta effekter på tidig neurologisk utveckling och beteende. Parera och kollegor undersökte nyligen kopplingar mellan exponering för polycykliska aromatiska kolväten, en fossil bränslerelaterad komponent av luftföroreningar och förekomsten av ADHD i 9-åringar. Deras studie visade att mödrar som utsattes för höga nivåer av PAH under graviditeten var fem gånger mer benägna att få barn med ADHD och att få barn med svårare ADHD-symtom än de som inte hade sådan exponering. Medan denna studie är den första som gör en sådan anslutning, går det samman med en växande forskningsgrupp som pekar på kopplingar mellan luftföroreningar, inklusive PAH, och negativa effekter på barns hälsa och utveckling.

Titta på luftföroreningens effekter på hjärnhälsan är relativt ny, förklarar Kimberly Gray, hälsovetenskaplig administratör vid National Institutes of Health. Forskning tyder alltmer på att luftburna föroreningar kan ha subtil men signifikanta effekter på tidig neurologisk utveckling och beteende, säger hon. Förutom kopplingar mellan prenatal PAH-exponering och nedsatt hjärnfunktion, undersöker forskare nu också potentiella samband mellan svart kol, flyktiga organiska föreningar och fina partiklar - bland annat luftföroreningar - och försämringar som autism och sänkt IQ.

I en studie publicerad i december 2014, Marc Weisskopf, Harvard TH Chan Folkhälsohögskolan i miljö- och yrkesepidemiologi, och kollegor tittade på barn vars mammor utsattes för höga fina partiklar (PM2.5, partiklar 2.5 mikron i diameter eller mindre), särskilt under tredje trimestern av graviditet. Studien, som involverade mer än 1,000 deltagare som bor över hela USA, fann att dessa barn tycktes vara dubbelt så sannolikt att de skulle diagnostiseras med autism som barn vars mammor endast hade låga nivåer av sådana exponeringar. Exponering för större partiklar - mellan 2.5 och 10 mikron (så kallad PM10) - verkar inte förknippas med ökad risk för autism.

En av de störande senaste realisationerna om miljöexponering för neurotoxiska läkemedel är hur utbredd exponering verkar vara och ubiquityen av sådana föreningar. "Det här är väldigt viktigt ur epidemiologisk synvinkel" eftersom det "sätter fokus på moderns exponering" säger Weisskopf. Det framhäver också vikten av timing och neurodevelopmenteffekter. Även om många andra faktorer kan bidra till autism, förklarar Weisskopf, denna studie stärker förslaget att miljöexponeringar kan spela en roll. Att det verkar vara det är de mycket små partiklarna som är förknippade med dessa effekter, lägger till vad annan forskning finner: Vad som kan tyckas kvantitativt litet kan vara "ganska viktigt" när det gäller att påverka hjärnutveckling, förklarar Weisskopf.

Utbredd exponering

Som Grandjean och Landrigan påpekar är en av de störande senaste realisationerna om miljöexponering för neurotoxiska läkemedel hur bred exponering verkar vara och ubiquityen av sådana föreningar. "Fler neurotoxiska kemikalier kommer in i produkter", säger Landrigan.

Ftalater, som används som mjukgörare - inklusive i polyvinylkloridplastik - och i syntetiska dofter och många personligvårdsprodukter, omfattar en kategori av ofta använda kemikalier som verkar ha negativa effekter på hjärnans utveckling. Forskare vid Columbia University Postman School of Public Health fann nyligen att barn utsatta prenatalt för förhöjda nivåer av vissa ftalater hade IQ-poäng som var i genomsnitt mellan 6 och 8 poäng lägre än barn med lägre prenatal exponering. Barn med reducerade IQ-poäng verkade också ha problem med arbetsminne, perceptionsresonemang och informationshastigheter.

"Nästan alla i USA är utsatta." - Robin WhyattFthalaterna som undersöktes i denna studie, känd som DnBP och DiBP, används i många hushållsprodukter, inklusive toalettartiklar och kosmetika, bland annat schampo, nagellack, läppstift, hår stylingprodukter och tvål samt vinyltyger och torkdukar. Exponeringsnivåerna i samband med minskad IQ i studien ligger inom det område som CDC rapporterar att finna i dess National Health and Nutrition Examination Survey, en rikstäckande pågående biomonitorerbedömning av kemiska exponeringar. "Ganska mycket alla i USA är utsatta", säger studie medförfattare Robin Whyatt, professor i miljöhälsovetenskap vid Columbia University Medical Center.

Medan en sådan droppe i IQ kanske låter liten, Pam Factor-Litvak, studiens ledande författare och professor i epidemiologi på Mailman School, konstaterar att det på befolkningen - eller klassrumsnivå betyder detta färre barn i den högsta delen av intelligensskalan och mer i den mindre förmåga. "Hela kurvan skifter nedåt", förklarar hon.

"Fem eller sex IQ-poäng kanske inte låter lika mycket, men det betyder fler barn som kräver specialutbildningar och färre som är begåvade", säger Maureen Swanson, Learning Disabilities Association of America's Healthy Children Project Director. "Den potentiella ekonomiska effekten är enorm," säger NIEHS Birnbaum.

Stressfaktorn

Vad som leder till neurologiska störningar hos barn är "väldigt komplext", noterar Frederica Perera. Att lägga till utmaningen att urskilja de olika bidragande faktorerna är att medan forskning om och reglering av kemikalier ofta tittar på ett ämne i taget, utsätts människor samtidigt för flera kemikalier. Vidare lägger till denna komplexitet när det gäller hjärnans utveckling är sociala påfrestningar att "agera på samma del av hjärnområdet", förklarar University of Rochester professor i miljömedicin Deborah Cory-Slechta. Hon och andra är att hitta ökande bevis på att icke-kemiska stressorer såsom mödrarsjukdomar i hemmet och i samhället kan leda till negativa effekter på tidig hjärnans utveckling, antingen ensamma eller i kombination med neurotoxiska kemikalier.

Birnbaum säger att denna uppenbara interaktion mellan kemikalier och icke-kemiska stressorer är "mycket rörande och mycket viktigt".

epidemiologiska studier, Förklarar Cory-Slechta, vanligtvis korrekta för vad som kallas confounding factors - andra villkor som kan påverka tillståndet som mäts. Många studier säger hon inte "modellerar tydligt vad som händer i den mänskliga miljön." Vad hon och hennes kollegor hoppas kunna göra är att "reproducera i djurstudier vad som händer i mänskliga samhällen", särskilt i samhällen som är mest utsatta till negativa sociala stressorer och mest utsatta för kemiska föroreningar, inklusive bly, bekämpningsmedel och luftföroreningar.

Bly och stress påverkar samma del av hjärnan, säger hon och kan också fungera synergistiskt mycket tidigt i livet för att skapa permanenta förändringar i hjärnstrukturen. Dessa förändringar kan leda till sänkta IQ-, inlärnings- och beteendeproblem. Anta att vi vill sluta skada våra barns hjärnor, hur går vi vidare?

Cory-Slechtas lab arbetar nu med att replikera stressbetingelser och kronisk depression i djurmodeller som skulle spegla de som upplevs av fattigdomsgrupper. Syftet är att bättre förstå hur dessa effekter överstiger placentan och blir fosterbasen för livslånga sjukdomar. Hon och hennes kollegor undersöker inte bara föreningar mellan exponeringar och neurodevelopment, utan också mekanismerna av vilka effekter som uppstår.

Vad ska man göra?

Anta att vi vill sluta skada våra barns hjärnor, hur går vi vidare?

Ett viktigt steg är att förbättra vår förmåga att bestämma vilka kemikalier som har neurodevelopmenteffekter. Ett snabbt screeningssystem skulle vara idealiskt, säger Birnbaum, eftersom det finns så många kemikalier - inklusive nyfunna - som människor utsätts för. Medan ett sådant program att testa ett stort antal kemikalier snabbt med robotteknik har lanserats av NIH, EPA och andra federala organ, det finns tiotusentals som kan användas, varav de flesta inte har testats fullständigt för dessa effekter.

När det gäller att minska befintliga exponeringar kan vissa kemikalier undvikas genom konsumentval. Men det är ofta svårt, med tanke på att många av dessa ämnen används - som BPA på kvitton - i produkter som inte har ingrediensetiketter. Andra, inklusive luftföroreningar, är mycket hårdare med tanke på deras övertygelse eller brist på tillgängliga alternativ. Och, som Maureen Swanson noterar, är sådana val inte nödvändigtvis genomförbara för människor på alla ekonomiska nivåer, vilket väcker frågor om miljö rättvisa.

Grandjean och Landrigan påpekar att USA: s system för kemisk reglering, som saknar krav på fullständig pre-toxicitetstestning, gör inte ett mycket bra jobb när det gäller proaktiv kemikaliesäkerhet. "Ej testade kemikalier bör inte antas vara säkra på hjärnans utveckling, och kemikalier i befintlig användning och alla nya kemikalier måste därför testas för utvecklingsneurotoxicitet", skrev de i en artikel publicerad i The Lancet.

Även om vissa källor till neurotoxicitet verkar ha blivit adekvat adresserade, har de inte. Till exempel har stora framsteg gjorts när det gäller att begränsa blyexponering genom politisk och folkhälsoundervisning i USA och på andra ställen. Men nuvarande förståelse är att nästan vilken mängd blyexponering som helst kan orsaka skador och skadliga exponeringar fortsätter - speciellt i länder där blybearbetning och bensin fortfarande används. Och i USA var CDC-finansiering för blyförhindrande program dramatiskt minskat i 2012.

När det gäller att skydda den utsökt känsliga utvecklingshjärnan är de åtgärder som för närvarande används för att bedöma kemisk risk och uppsatta säkerhetsnormer korta, säger Cory-Slechta. Samtidigt har barn över hela världen - speciellt i mindre välbärgade länder - fortsätt att exponeras för farliga neurotoxiska ämnen som släpps ut i industriella utsläpp, från avfallsplatser och genom barnarbete. Exempel finns i överflöd och inkluderar exponeringar för kemikalier som släpps ut i elektronikåtervinning på olika platser i Asien och Afrika, för bly och kvicksilver från gruvdrift, jordbruksbekämpningsmedel, produkter som är förorenade med tungmetaller, inklusive mat och godis.

När det gäller att skydda den utsökt känsliga utvecklingshjärnan är de åtgärder som för närvarande används för att bedöma kemisk risk och uppsatta säkerhetsnormer korta, säger Cory-Slechta. "Det ska handla om primärt förebyggande, men det är inte det," säger hon.

I avsaknad av vad många miljöhälsoprokenter anser är tillräcklig amerikansk federal reglering av kemikalier har många enskilda amerikanska stater nyligen haft passerade sina egna lagar för att skydda barn från skadliga kemiska exponeringar. Många adresskemikalier med neurotoxiska effekter, särskilt de för tungmetaller som kadmium, bly och kvicksilver. Och även om vissa stater börjar införa språk i sin lagstiftning för att skydda gravida kvinnor från kemiska faror, lämnas denna tidsplan för exponering i stort sett oadresserad.

Medan vi nu vet mycket om utvecklingsneurotoxiska medel, förekommer mer sådana exponeringar än någonsin tidigare. Och det verkar finnas ett brett överenskommelse bland forskare att dessa exponeringar tar en vägtull på världens barn.

"För mig är det mycket tydligt att vi måste skapa ett annat system för att bättre skydda framtida hjärnor", säger Grandjean.

Denna artikel publicerades ursprungligen på Ensia

Om författaren

Elizabeth Grossman är en författare och journalist Elizabeth Grossman är en oberoende journalist och författare som specialiserat sig på miljö- och vetenskapliga frågor. Hon är författare till Chasing Molecules, High Tech Trash, Watershed och andra böcker. Hennes arbete har också dykt upp i en mängd olika publikationer, inklusive Vetenskaplig amerikan, Yale e360, d Washington Post, TheAtlantic.com, Salon, Nationen, och Mor Jones.

Bok av denna författare:

Chasing Molecules: Giftiga Produkter, Mänsklig Hälsa och Löfte om Grön Kemi
av Elizabeth Grossman.

Klicka här för mer info och / eller för att beställa den här boken på Amazon.