《NeuroImage》：The Individual Alpha Bandwidth: A Trait-like Neural Marker Associated with Sensory Processing and Executive Function
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本刊推荐：为解决个体α峰频率（IAF）与高级认知功能关联不一致的问题，研究人员开展了关于个体α频带宽度（IAB）作为补充性神经标记物的研究。通过对四个EEG数据集的分析，发现IAB具有良好的重测信度，且与视觉、听觉诱发电位P2成分振幅增大以及Flanker任务干扰效应减小显著相关。结果表明，IAB是反映个体感觉和执行功能差异的可靠神经标记，为理解α振荡的功能意义提供了新视角。
α振荡是大脑活动中最显著的节律之一，通常位于6-14 Hz频率范围，主要分布于后部皮层区域。长期以来，神经科学家将其视为反映大脑兴奋状态和认知过程的关键指标。在个体差异研究中，个体α峰频率（IAF）——即每个人α节律的峰值频率——备受关注。大量研究表明，IAF与感知时间窗、记忆表现和语言理解等多种认知功能相关。然而，当研究转向更高级的认知功能，特别是抑制控制时，IAF与行为表现之间的关系却出现了不一致的结果。有些研究发现较高的IAF与更好的冲突解决能力相关，而另一些研究则未能重复这一发现。这种不一致性提示我们，可能需要超越单一的峰值频率，考虑α节律的更全面特征。
近年来，研究者开始关注个体α频带宽度（IAB）——即α峰周围的频率范围——这一指标。理论认为，IAB可能反映了大脑在神经稳定性和灵活性之间的权衡：较窄的IAB可能支持更精确、一致的时间处理，而较宽的IAB则可能有利于适应性神经动态和认知灵活性。早期研究也发现，IAB与音乐技能、非语言创造力和认知训练效果相关。然而，关于IAB是否能够作为可靠的认知功能生物标志物，特别是它与抑制控制等高级功能的关系，仍然存在许多未知。
在这项发表于《NeuroImage》的研究中，来自河北师范大学心理学系的研究团队通过分析四个独立的EEG数据集，系统地探讨了IAB作为个体差异神经标记物的潜力。研究首先评估了IAB的时间稳定性（重测信度），然后考察了IAB与感觉加工（通过诱发电位）和执行功能（通过行为任务和事件相关电位）的关联，并进一步探讨了神经反应在IAB-行为关系中的中介作用。
研究人员整合了来自天津大学自采数据集以及COG-BCI、M3CV、Nencki-Symfonia三个公开数据集的EEG数据。这些数据集包含了多会话的静息态EEG（睁眼和闭眼）以及任务态EEG记录（如瞬态感觉诱发电位、Oddball任务、Flanker任务等）。研究采用统一的预处理流程，包括滤波、坏道插值、重参考和独立成分分析去噪。核心分析中，使用Savitzky-Golay滤波器（SGF）方法从静息态EEG功率谱中提取IAF和IAB，并以顶枕叶区域作为先验感兴趣区。采用皮尔逊相关、非参数置换检验结合簇级校正、中介分析等统计方法，考察了IAB与感觉、认知指标的关系，并严格控制了包括1/f背景活动在内的混杂因素。
3.1. 行为学指标描述性统计
对Nencki-Symfonia数据集的行为学分析显示，Oddball任务中靶刺激的反应时（RT）为523.18±65.80 ms，正确率（ACC）为94.80±8.29%。MSIT+任务中，四种条件（00, S0, F0, FS）的反应时依次增加，正确率均较高。Flanker效应（F0-00和FS-S0）的反应时差异约为126 ms，大于Simon效应（约50 ms），表明任务有效引发了认知冲突。
3.2. IAF/IAB的重测信度
IAF在顶枕叶区域表现出优异的重测信度，组内相关系数（ICC）在0.75-0.95之间。IAB在顶枕叶和额叶区域也显示出良好至优秀的信度（ICC为0.64-0.84），表明IAB与IAF一样，具有作为特质性神经标记的稳定性。
3.3. IAF与IAB的关联及跨状态IAB相关性
仅在睁眼静息状态下，顶枕叶区域的IAF与IAB存在显著正相关，而在闭眼状态及额叶区域相关不显著。不同静息状态（睁眼vs.闭眼）下的IAB在多数会话中呈正相关，提示IAB具有一定的状态稳定性，但也受脑状态调节。
3.4. IAF/IAB与感知任务的关系
闭眼静息态下，顶枕叶IAB与视觉诱发电位（VEP）和听觉诱发电位（AEP）的P2成分振幅在特定时间窗（VEP: 170-250 ms; AEP: 130-210 ms）呈显著正相关。这意味着α频带越宽的个体，其大脑对视觉和听觉刺激的早期感知加工（P2）越强。这种关联在控制IAF、周期性功率和非周期性活动等混杂因素后依然存在，且仅在使用SGF方法估算IAB时出现。IAF、额叶IAB与感知ERP无显著关联，且IAB与体感诱发电位（SEP）也无关联，表明IAB与感知加工的关系具有方法特异性、状态特异性和模态特异性。
3.5. IAF/IAB与高级认知任务的关系
在认知领域，睁眼静息态下的顶枕叶IAB与MSIT+任务中的Flanker干扰效应（FS-S0反应时）呈显著负相关，即IAB越宽，个体受 flanker 干扰的影响越小。这种关联独立于IAF和非周期性活动。顶枕叶IAB还与MSIT+任务所有条件下前部电极记录的N2-N450-SP复合ERP成分振幅呈正相关。进一步分析发现，只有在FS条件下，N450振幅与Flanker效应负相关。中介分析表明，N450振幅在顶枕叶IAB与Flanker效应关系中起完全中介作用，而冲突慢电位（SP）差异波的中介作用不显著。对于Oddball任务，仅发现顶枕叶IAF与靶刺激反应时负相关，IAB则无显著关联。
3.6. 控制分析：IAF/IAB对替代性1/f拟合方法的稳健性
研究还比较了半对数坐标和双对数坐标下拟合1/f背景噪声对结果的影响。尽管不同拟合方法得到的IAB绝对值存在差异，但个体间的相对排名高度相关。关键的是，使用双对数拟合方法得到的IAB，仍然与感知P2振幅和Flanker效应存在显著关联，证实了研究主要发现的稳健性。
该研究通过多数据集验证，确立了个体α频带宽度（IAB）作为一个具有良好重测信度的、特质性的神经标记物。研究发现，IAB与感觉加工和执行功能均存在显著关联，但这些关联受到方法、状态和频率窗口的严格制约。在感觉层面，闭眼静息态下较宽的顶枕叶IAB预示着更大的视觉和听觉P2振幅，反映了更强的感知加工能力。在认知层面，睁眼静息态下较宽的顶枕叶IAB与更小的Flanker干扰效应相关，且这一关系完全由冲突监测相关的N450成分所中介。值得注意的是，IAB的功能关联性仅在采用SGF方法估算时显现，而FOOOF或振幅差法则未能捕捉到这些关联。
这项研究的意义在于，它超越了传统的IAF指标，强调了α振荡的频谱宽度（IAB）在理解个体认知差异方面的重要性。研究结果支持IAB反映了神经动态灵活性这一观点，更宽的频带可能为适应不断变化的任务需求提供了神经基础。此外，研究严谨地揭示了IAB功能关联对分析方法、脑状态和频率定义的依赖性，为未来相关研究提供了重要的方法论参考。总之，该研究将IAB确立为一个与感觉和执行功能相关的可靠神经标记物，加深了我们对α振荡个体差异功能意义的理解，并为探索其作为认知功能评估和神经精神疾病生物标志物的潜力奠定了基础。
