自闭症青少年执行功能挑战的fNIRS神经关联研究:基于Flanker任务的皮层激活模式分析

《Brain Sciences》:The Dual Impact of Pretest Sensitisation and the Cognitive Acceleration Through Science Education Programme in the Solomon Four-Group Design

【字体: 时间:2026年01月01日 来源:Brain Sciences 2.8

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  本研究通过功能性近红外光谱(fNIRS)技术,首次在非社交刺激的Flanker任务中系统比较自闭症(ASD)与典型发育(NASD)青少年的抑制控制(IC)能力及皮层激活差异。研究发现ASD青少年虽反应准确性无差异,但反应时变异性显著增高(Hedges’ g=0.85),且左侧顶下小叶(IPL)激活降低(p<0.001),同时存在右半球代偿性激活模式。这些神经指标为理解ASD执行功能(EF)的神经基础提供了新视角。

  
引言:探索自闭症执行功能的神经机制
自闭症谱系障碍(ASD)以社交沟通障碍和重复刻板行为为核心特征,但其共病的执行功能(EF)挑战同样显著影响患者的日常生活。抑制控制(IC)作为EF的核心成分,涉及对无关信息的抑制和优势反应的抑制,与ASD患者的社交互动和重复行为密切相关。然而,目前对ASD青少年IC挑战的神经基础仍缺乏系统研究。功能性近红外光谱(fNIRS)技术因其高耐受性和自然情境优势,为探索ASD群体的神经活动提供了新途径。
本研究首次采用非社交刺激的Flanker任务,结合fNIRS技术,对比ASD与典型发育(NASD)青少年在抑制控制任务中的行为表现和皮层激活模式。研究聚焦于默认模式网络(DMN)和中央执行网络(CEN)的关键脑区,包括前额叶、顶叶和颞叶区域,旨在揭示ASD特异性神经活动模式与EF表现的关系。
抑制控制挑战的行为表现
行为结果显示,ASD青少年的平均反应时和准确性与NASD组无显著差异,但反应时变异性显著更高(ASD=34.8±10.36,NASD=26.4±1.94,p=0.02)。这种增大的变异性反映了ASD个体反应一致性的降低,可能指示其执行功能发展的延迟。此外,ASD组在行为执行功能评定量表(BRIEF)的各项指数得分均显著高于对照组(p<0.001),进一步证实了其日常EF功能的受损。
皮层激活的组间差异
fNIRS数据揭示了ASD青少年独特的神经活动模式。在Flanker任务的冲突条件( incongruent)下,ASD组左侧顶下小叶(IPL)的氧合血红蛋白(HbO2)浓度显著低于NASD组(p<0.001),表明该区域激活不足。IPL作为DMN和CEN的重叠脑区,在注意定向和冲突处理中起关键作用,其低激活可能与ASD个体的抑制控制困难直接相关。
半球激活不对称性的改变
典型发育青少年在任务中表现出左半球优势,尤其在左侧颞上沟(STS)区域(p<0.001)。而ASD组则未出现这种偏侧化模式,其左右半球激活更为对称。这种半球激活模式的改变可能反映了ASD个体神经功能重组的特点,右侧脑区的过度激活(如右侧IPL和额下回IFG)可能作为一种代偿机制,维持其行为表现的完整性。
脑区激活模式的特异性
在脑区水平上,ASD组在冲突任务中表现出颞上沟(STS)和额下回(IFG)的过度激活,而IPL激活持续偏低。这种激活模式与典型发育组截然不同,后者在冲突处理时更依赖前额叶-顶叶网络的协同活动。相关分析进一步显示,在ASD组中,右侧IPL和IFG的激活与更好的EF表现(如较低的BRIEF得分)正相关(r=-0.31至-0.35),支持了右半球代偿假说。
神经行为关联的临床意义
本研究发现,ASD个体的行为变异性与特定脑区的激活模式密切相关。例如,右侧IPL的高激活与更一致的反应表现相关,而左侧STS的低激活则与较差的EF表现相关。这些神经指标不仅为理解ASD的EF挑战提供了生物学基础,也为未来干预效果的评估提供了潜在的神经标记物。
研究局限与未来方向
本研究样本量较小,且年龄范围较宽(5-16岁),未来需在大样本中验证结果的稳定性。此外,fNIRS的空间分辨率有限,未能深入探究皮下结构的活动。后续研究可结合多模态成像技术,并拓展到不同EF任务范式,以全面揭示ASD执行功能的神经机制。
结论与展望
综上所述,本研究通过fNIRS技术揭示了ASD青少年在抑制控制任务中的特异性神经活动模式,包括左侧IPL激活不足、半球偏侧化减弱以及右半球代偿性激活。这些发现为理解ASD的EF挑战提供了新的神经证据,并凸显了fNIRS在自然情境下研究ASD神经机制的独特价值。未来研究可进一步探索这些神经指标在EF干预评估中的应用潜力。
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