《Communications Biology》：Evolving brain function and connectivity patterns during mentalizing in children and adults
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本研究针对心理化（mentalizing）神经机制在生命周期中的发展变化这一关键问题，通过fMRI技术比较了儿童与成人在执行心理化任务时的大脑激活与功能连接模式。研究发现，尽管核心心理化脑区（如TPJ、PC、mPFC）在儿童期已激活，但其功能连接随年龄发生重组：儿童表现为局部连接优势，而成人则形成更整合的长程连接网络。重要的是，长程连接强度与心理化能力的关系仅在儿童组中起中介作用，揭示了网络整合对早期社交认知发展的特异性支持。该成果为理解社交大脑的发育轨迹提供了重要神经证据。
你是否想过，我们是如何读懂他人的心思，理解他们的意图和情感的？这种被称为“心理化”（Mentalizing）或“心智理论”（Theory of Mind）的能力，是人类社会交往的基石。从孩童时期第一次意识到朋友可能因为丢失玩具而伤心，到成年后在职场上揣摩同事的潜在动机，这种能力贯穿我们的一生。然而，我们大脑中负责这项复杂任务的“社交网络”是如何随着成长而逐渐成熟和变化的？它是在童年时期就已基本定型，还是会持续演化直至成年乃至中年？
尽管过去二十年的神经科学研究已经识别出一个参与心理化过程的核心脑网络——主要包括内侧前额叶皮层（medial Prefrontal Cortex, mPFC）、楔前叶（Precuneus, PC）、颞顶联合区（Temporoparietal Junction, TPJ）等区域——但大多数研究焦点集中在成年人身上。对于儿童时期这一网络如何运作，以及从童年到成年其功能组织如何演变，我们知之甚少。尤其重要的是，高级认知功能不仅依赖于特定脑区的独立活动，更取决于这些区域之间如何协同工作，即功能连接（Functional Connectivity）。以往关于大脑连接组发育的研究多基于静息态（即大脑在无任务状态下的自发活动），而专门在执行心理化任务时测量脑区间的动态协作——即任务态功能连接——的研究相对匮乏。理解这种任务驱动的连接模式，对于揭示社交认知能力发展的神经机制至关重要。
为了填补这一空白，由瑞士苏黎世大学心理研究所Jacobs中心生产力青年发展研究中心的Nora M. Raschle教授领导的研究团队，进行了一项横跨儿童期至中年期的脑成像研究。该研究近期发表在《Communications Biology》杂志上，题为“Evolving brain function and connectivity patterns during mentalizing in children and adults”。研究人员招募了181名参与者，包括80名6-14岁的儿童和101名20-61岁的成年人，利用功能性磁共振成像（fMRI）技术，结合一项名为“CAToon”的卡通故事心理化任务，深入探究了不同年龄阶段个体在执行心理化任务时的大脑活动及其功能连接模式的演变规律。
关键技术方法
本研究采用了多模态研究方法。行为层面，使用CAToon任务评估参与者的心理化任务表现（准确率）。神经影像学层面，所有参与者均在3T fMRI扫描仪（西门子Prisma和GE SIGNA Premier）上完成数据采集。核心分析包括：1）基于全脑的广义线性模型（GLM）分析，识别心理化任务相关的神经激活区域；2）基于预先定义的7个感兴趣区（ROIs：双侧TPJ、PC、右STS、背内侧/中内侧/腹内侧PFC）的ROI-to-ROI功能连接分析，使用CONN工具箱计算Fisher-z转换后的相关系数，评估脑区间的协同活动；3）采用ComBat方法对来自两个扫描站点的功能连接数据进行协调，以控制站点间差异。统计分析则包括组间比较、相关分析、线性与非线性回归模型以及有调节的中介分析（Moderated Mediation Analysis），旨在探讨年龄、功能连接强度与心理化行为三者之间的关系，并比较不同年龄组（儿童≤14岁、年轻成人20-32岁、中年成人33-61岁）的差异。
研究结果
心理化行为表现
行为结果显示，成年组在心理化任务上的平均准确率（85.51%）显著高于儿童组（81.90%）。在儿童组内部，心理化任务表现随年龄增长而显著提高，但在成人组内部，年龄与任务表现之间未发现显著关联。这表明心理化能力在儿童期仍在持续发展，并在成年早期达到相对稳定的水平。
任务态神经激活
fMRI激活分析发现，无论是儿童还是成人，在执行心理化任务时都显著激活了经典的心理化网络核心脑区，包括双侧TPJ、PC、mPFC（延伸至前扣带皮层）、颞极、眶额皮层以及边缘系统（如杏仁核、海马、脑岛）等。组间 conjunction 分析进一步确认了儿童与成人之间存在高度重叠的神经激活模式。在各自组内进行全脑分析时，未发现年龄对激活强度有显著影响的脑区。事后针对7个预设ROIs的相关分析显示，在未校正多重比较的情况下，儿童组中年龄与右STS及右TPJ的激活呈正相关，成人组中年龄与背内侧PFC及左TPJ的激活呈负相关，但这些关联在经过严格统计校正后均不显著。这表明核心心理化脑区的任务诱发激活在儿童中期已相对成熟，并在成年期保持稳定。
ROI-to-ROI功能连接
功能连接分析揭示了更为明显的年龄相关差异：
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儿童组：在心理化任务期间，表现出显著的局部连接，包括2个额叶-额叶连接（如DMPFC-MMPFC）和6个后部-后部连接（如LTPJ-RTPJ, RSTS-PC），但未发现显著的额叶-后部长程连接。
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成人组：则展示出一个更为整合的网络，存在3个额叶-额叶、5个后部-后部以及7个额叶-后部的显著长程连接。
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年龄效应：在儿童组中，随着年龄增长，有8条连接显著增强，其中7条是额叶-后部长程连接（如VMPFC-LTPJ, DMPFC-PC），1条是后部-后部连接（RSTS-RTPJ）。整体心理化网络连接强度与年龄呈正相关。相反，在成人组中，年龄增长与8条连接的减弱相关，涉及3条额叶-额叶和5条额叶-后部连接，整体网络连接强度与年龄呈负相关。后部-后部连接在成人组中则相对稳定。
线性与非线性年龄效应
当合并所有参与者数据进行分析时，年龄对心理化任务表现的预测符合线性模型。然而，年龄对整体心理化网络连接强度的预测则呈现出显著的倒U型二次曲线轨迹：连接强度随年龄增长而增加，在约32岁时达到峰值，随后逐渐下降。
有调节的中介效应
为了深入理解年龄如何通过影响脑网络连接进而影响心理化能力，研究人员进行了有调节的中介分析。结果发现，长程连接强度（由在儿童中增强、在成人中减弱的四条关键额叶-后部连接的平均值表示）在年龄与心理化能力的关系中扮演着重要的中介角色，但这种中介效应受到年龄组的显著调节。具体而言：
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长程连接强度在儿童组中随年龄显著增加，在年轻成人组中增加趋势较弱但仍显著，在中年成人组中与年龄无显著关联。
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长程连接强度仅对儿童组的心理化任务表现有显著的正向预测作用。
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因此，年龄通过长程连接强度影响心理化能力的间接效应，仅在儿童组中显著存在，而在年轻成人组和中年成人组中均不显著。
研究结论与意义
本研究通过精细的fMRI任务态分析，清晰地描绘了心理化相关大脑功能连接从童年到成年的动态重组轨迹。其主要结论和重要意义可归纳如下：
- 1.
核心网络的早期成熟与连接的重组：研究证实，支持显性心理化能力的核心神经基质在儿童中期（6-14岁）已然确立，其激活模式与成人高度相似。然而，更为关键的发现在于功能连接模式的显著年龄差异。儿童大脑在处理心理化任务时倾向于依赖局部的、模块化的连接（额叶内部或后部内部），这反映了发育早期神经网络的分化与局部优化过程。随着个体步入青春期并向成年期过渡，大脑逐渐发展出更多跨越远距离脑区的长程功能连接，特别是连接前额叶控制中心与后部颞顶社会信息处理区的通路，形成了一个更加整合和高效的全局网络。这种从“局部到全分布”的功能重组，很可能是伴随白质髓鞘化等大脑结构成熟而出现的，为日益复杂的社交认知需求提供了神经基础。
- 2.
连接强度的生命周期轨迹与认知意义：跨越整个样本年龄范围的分析揭示，心理化网络的整体连接强度遵循一个非线性的发展轨迹，在约32岁的早期成年期达到顶峰，随后出现缓慢下降。这一发现与大规模静息态研究中报告的默认模式网络（DMN，与心理化网络有大量重叠）的成熟轨迹相呼应，提示任务态和静息态下的大脑核心网络可能共享某些基本的发育原则。峰值出现在成年早期而非青春期，强调了大脑网络整合是一个持续至成年早期的漫长过程。
- 3.
长程连接对儿童期社交认知发展的特异性支持：本研究最突出的发现在于揭示了长程功能连接在儿童社交认知发展中的关键作用。中介分析表明，在儿童期，年龄增长所带来的心理化能力提升，很大程度上是通过促进额叶-后部长程功能连接的整合来实现的。这意味着，对于正在发展社交技能的儿童而言，大脑不同专门化区域之间能否有效“对话”至关重要。一旦这种整合的网络模式在成年早期建立起来，其强度虽然可能随年龄变化，但它与在线心理化任务表现的直接关联性减弱。这可能暗示，成年后的心理化能力更多地依赖于已经巩固的网络效率、认知策略或补偿机制，而非单纯的连接强度。
- 4.
研究局限与未来方向：本研究作为横断面研究，无法确定因果关系，未来需要纵向追踪数据来验证这些网络变化。样本中缺少14-20岁的青少年群体，留下了一个关键发育窗口的空白。此外，任务设计针对显性心理化，未来可开发更适应低龄儿童或考察隐性心理化的范式。探索这些神经指标与真实世界社交能力的关系，以及在不同临床人群（如自闭症谱系障碍）中的应用，将是重要的下一步。
总之，这项研究为我们理解社会大脑如何随着生命历程而演变提供了宝贵的见解。它不仅描绘了心理化神经网络功能连接从童年局部化到成年整合化，再到中年后部分衰退的动态图谱，更重要的是，它 pinpoint 了长程连接整合作为驱动儿童期心理化技能发展的一个关键神经机制。这深化了我们对人类社交认知发展神经基础的认识，并为未来探索社交障碍的神经根源及干预时机提供了重要的理论依据和参考基线。
