《Developmental Cognitive Neuroscience》：Inhibitory control development from infancy to early childhood: A longitudinal fNIRS study
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抑制控制（inhibitory control）作為執行功能的核心部分，對兒童認知發展至關重要。研究人員通過縱向功能性近紅外光譜技術（fNIRS）研究其從嬰兒期到幼兒早期的發展。結果顯示，3? 歲兒童抑制控制能力顯著提升，相關腦區激活模式有變化。該研究為理解早期認知發展提供重要依據。
在孩子成長的過程中，從嬰兒期到幼兒早期，他們的認知能力發生著翻天覆地的變化。就像小樹苗逐漸長成大樹，這個階段的孩子在認知技能，比如早期執行功能（EFs）方面不斷進步，與此同時，他們的前額葉和頂葉皮層也在逐漸成熟，與認知技能的發展相輔相成。然而，目前對于大腦皮層的功能變化如何支持早期執行功能在這一階段的發展，我們知之甚少。而且，以往研究多為橫斷面研究，難以探究執行功能真正的發展變化，同時還缺乏適用于各年齡段且可靠的測量任務。為了深入了解這些問題，英國牛津大學的研究人員開展了一項極具意義的縱向研究。
研究人員從嬰兒期到幼兒早期，對同一批參與者進行追蹤，收集他們在 10 個月、16 個月和 3 歲半時完成《幼兒抑制觸摸屏任務》（Early Childhood Inhibitory Touchscreen Task，ECITT）時的縱向功能性近紅外光譜（fNIRS）數據。研究發現，3 歲半兒童在抑制要求下，激活了右下頂葉皮層和右下額葉回，且抑制控制表現顯著提高。同時，16 個月和 3 歲半時，部分激活的腦區存在共性，這表明這些腦區可能是抑制控制的重要神經指標。該研究成果發表在《Developmental Cognitive Neuroscience》上，為我們理解早期抑制控制的發展機制提供了寶貴的線索，有助于深入探究兒童認知發展的奧秘。
研究人員開展這項研究主要運用了以下關鍵技術方法：
- 樣本選取：參與者通過牛津大學 Babylab 數據庫招募，形成了一個典型發育樣本。
- 任務測量：使用 ECITT 任務測量反應抑制能力，該任務適用于不同年齡段，能有效測量抑制控制能力。
- 數據采集：利用 Gowerlabs NTS 連續波 fNIRS 系統收集大腦數據，其探頭覆蓋前額葉和頂葉相關區域。
- 數據分析：對行為數據和 fNIRS 數據分別進行處理和分析，行為數據通過計算準確率和反應時間等指標進行分析，fNIRS 數據則經過一系列預處理和統計分析。
研究結果
- 行為學結果
- 試驗類型效應：3 歲半兒童在優勢反應試驗（prepotent trials）中的準確率顯著高于抑制試驗（inhibitory trials），反應速度也更快。這表明該年齡段兒童在面對簡單重復任務時表現更好，而抑制沖動反應的任務對他們來說更具挑戰性。
- 行為變化：與 10 個月和 16 個月時相比，3 歲半兒童在兩種試驗類型中的準確率和反應時間都有顯著改善。抑制試驗中的準確率提升幅度更大，而優勢反應試驗中的反應時間縮短更明顯。這說明抑制控制技能在幼兒早期有顯著發展，但 3 歲半兒童在抑制試驗中仍需放慢速度以保證準確性。此外，研究未發現嬰兒期和幼兒早期個體表現差異的縱向穩定性關聯。
- fNIRS 組水平結果
- 驗證性分析：對 8 個通道數據進行重復測量方差分析（ANOVA），發現 3 個通道（覆蓋右下頂葉皮層、左眶額葉皮層（OFC）和右額下回（IFG））顯示出顯著的組塊類型或時間 × 組塊類型交互效應，表明這些通道的激活在不同組塊類型下存在顯著差異。
- 探索性分析：對剩余通道分析發現，4 個通道（覆蓋右下頂葉皮層、左背外側前額葉皮層（DLPFC）和右 DLPFC）存在顯著組塊類型效應或時間 × 組塊類型交互效應。
- 時程分析：對 7 個顯示顯著組塊類型效應的通道進行配對 t 檢驗，發現部分通道在不同時間點的血紅蛋白濃度差異顯著。
- 個體差異（腦 - 行為關聯）：皮爾遜相關分析（Pearson’s correlational analyses）結果顯示，ECITT 任務表現與任何顯示顯著組塊類型效應通道的血紅蛋白差異變量之間均無顯著關聯。這意味著在當前研究中，未發現個體行為表現與特定腦區激活之間的明顯聯系。
- 從嬰兒期到幼兒早期的神經發育：由于沒有通道在 10 個月和 3 歲半時均顯示顯著組塊類型效應，因此未進行 10 個月到 3 歲半的變化分析。但對 16 個月到 3 歲半顯示顯著組塊類型效應通道的腦激活變化進行了探索性縱向分析，不過結果未通過錯誤發現率（FDR）校正，僅為初步結果。
研究結論和討論
本研究通過縱向研究，揭示了從嬰兒期到幼兒早期抑制控制的發展變化，以及相關的神經關聯。研究表明，3 歲半兒童在抑制控制任務中的表現顯著優于嬰兒期，且在需要抑制時，特定腦區的激活模式發生了變化。右側下頂葉皮層和右側額下回在不同年齡段的持續激活，暗示它們是抑制控制的重要神經指標。
然而，研究也存在一些局限性。例如，16 個月到 3 歲半之間存在較大時間間隔，部分 fNIRS 分析結果未通過 FDR 校正，樣本量在部分階段低于預期，且使用相同的頭部模型可能無法完全反映頭部大小和結構變化對結果的影響。未來研究可考慮填補這一時期的數據空白，進一步探究功能連接，并優化頭部模型。
盡管如此，本研究仍具有重要意義。它為早期抑制控制的發展提供了新的見解，證明了 ECITT 任務在不同年齡段測量抑制控制的有效性，且通過保持相同的實驗范式和方法，增強了研究結果的可靠性。這不僅有助于我們更好地理解兒童認知發展的神經機制，也為后續研究提供了有價值的參考，對推動該領域的發展具有重要作用。
