《Developmental Cognitive Neuroscience》：EEG time-frequency dynamics of early cognitive control development
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認知控制對個體發展至關重要。為探究其神經機制，研究人員運用 EEG 時頻分析，研究嬰兒和兒童認知控制發展。結果發現額中回 θ 波參與認知控制的檢測和執行過程，且與行為、早期經歷及精神病理學相關。該研究為理解認知控制發展提供依據。
在人類的成長歷程中，認知控制能力猶如大腦的 “指揮官”，指揮著我們的行為和思維，以實現各種目標。從嬰兒時期開始，認知控制能力就逐步發展，對個體的認知和社會情感發展產生著深遠影響。它不僅關乎當下的行為表現，還與未來的學術成就、社會適應能力以及心理健康等緊密相連。然而，長期以來，認知控制在神經層面的發展機制一直像神秘的面紗，讓科學家們難以看清。以往的研究雖然揭示了認知控制的重要性，但對于其神經動力學何時出現、如何發展，仍然存在諸多未解之謎。比如，在嬰兒和兒童時期，大腦是如何對認知控制需求進行檢測的？又是怎樣具體實施控制的？這些問題就像一個個謎團，吸引著科學家們不斷探索。為了揭開這些謎團，深入了解認知控制發展的神經機制，研究人員展開了深入研究。雖然文中未提及具體研究機構，但他們的研究成果發表在《Developmental Cognitive Neuroscience》上，為該領域帶來了新的曙光。
研究人員采用了腦電圖（EEG）時頻分析技術。EEG 具有高時間分辨率，能實時測量認知動態，直接反映大腦神經元活動，對參與者負擔小，且便于在多種場景下收集數據。而時頻分析相較于傳統的事件相關電位（ERP）分析，能更全面地捕捉神經效應，尤其適用于研究認知控制中那些與事件時間鎖定不精確的神經活動。研究中涉及多個樣本隊列，包括不同年齡段的兒童、青少年等，通過對這些樣本進行 EEG 時頻分析，研究人員深入探究了認知控制的神經機制。
檢測過程
- 新奇性檢測：研究人員利用被動聆聽任務，如 3 - 刺激 oddball 范式，研究嬰兒和兒童對新奇刺激的檢測。在該范式中，呈現標準聲音、罕見的異常聲音和新奇聲音。研究發現，從嬰兒期到成年期，額中回 θ 波（和部分 δ 波）參與新奇性檢測。在兒童和青少年中，對新奇聲音的 θ 波和 δ 波功率以及一致性隨年齡增長而增加；在嬰兒期，也觀察到對新奇聲音的額中回 θ 波反應。此外，θ 波一致性與抑制控制行為相關，這表明被動聆聽任務能引發與認知控制相關的神經反應。
- 沖突檢測：研究人員運用兒童友好的 “Go/No - Go” 任務，考察 θ 波在沖突檢測和抑制控制中的作用。在該任務中，兒童需對頻繁呈現的刺激做出反應，抑制對不頻繁呈現刺激的反應。研究發現，4 歲兒童在面對沖突刺激時，額中回 θ 波和 δ 波功率及一致性增加，且這些反應在童年和青春期隨年齡增長幅度增大、潛伏期縮短。嬰兒和幼兒在面對概念沖突或預期違背時，也會出現額中回 θ 波增加的現象，這表明額中回 θ 波在早期就參與沖突檢測。
- 反饋檢測：在目標導向行為中，反饋對調整行為至關重要。研究人員通過研究反饋相關的 ERP 和時頻分析，發現從兒童早期開始，額中回 θ 波就參與反饋檢測。在對青少年和兒童的研究中，發現額中回 θ 波對負面反饋的反應隨年齡增長，且這些差異在 ERP 分析中并不明顯。在 4 - 8 歲兒童中，額中回 θ 波功率對負面反饋（如社交拒絕）增加，但年齡相關變化不明顯。
- 錯誤檢測：錯誤檢測是認知控制的重要環節。研究人員通過研究錯誤相關的 ERP（ERN 和 Pe）和時頻分析，發現 4 - 9 歲兒童在錯誤試驗中，額中回 θ 波和 δ 波功率及一致性增加，且錯誤相關的 θ 波功率隨年齡增長。雖然 ERN 在 3 歲兒童中已有報道，但 4 歲是目前記錄到錯誤相關額中回 θ 波增加的最小年齡，推測額中回 θ 波可能在更小年齡就參與錯誤檢測。
控制執行
研究人員通過多種實驗探究控制執行過程中神經機制。在青少年樣本中，發現額中回與額葉外側電極之間的 θ 波振蕩同步（“連接性”）與各種控制執行形式相關。在兒童樣本中，也觀察到錯誤后額中回與額葉外側電極之間在 θ 波和 δ 波段的連接性增加，且 δ 波段連接性隨年齡增長。此外，嬰兒期的研究發現，額葉 θ 波功率與持續注意力、內源性控制注意力相關，還與社交互動中的學習和未來認知能力相關，這表明額葉 θ 波在嬰兒期就參與控制執行過程。
額中回 θ 波與個體差異、早期風險因素及精神病理學的關聯
研究表明，額中回 θ 波不僅與認知控制任務中的條件差異相關，還與個體行為差異相關。例如，對聽覺新奇性的額中回 θ 波一致性與抑制控制任務的準確性相關。同時，認知控制是情緒調節和自我調節的基礎，額中回 θ 波與精神病理學的關聯在兒童和青少年中也已顯現。此外，早期環境因素如家庭社會經濟地位、產前風險因素等與額葉 θ 波相關，額中回 θ 波可能是早期風險因素與后期行為和情緒問題之間的發展途徑。
研究結論表明，額中回 θ 波從嬰兒期開始就反映了支持認知控制發展的神經機制，參與認知控制的檢測和執行過程，且在功率和相位動力學方面有重要發展變化，與認知控制能力發展密切相關。該研究突出了 EEG 時頻分析在研究認知控制發展中的重要性，為理解認知控制發展的神經機制提供了新視角，有助于進一步探索早期經歷與未來認知和社會情感發展的關系，為相關干預措施的制定提供理論依據。但目前研究仍存在局限性，如多數研究為橫斷面研究，缺乏縱向研究；對其他頻段和地形的研究不足；未考慮事件相關功率譜的更廣泛變化等。未來研究可針對這些不足展開，以更深入地了解認知控制發展的神經機制。
