《Journal of the International Neuropsychological Society》：Network co-activation relates to executive function following pediatric traumatic brain injury
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本研究针对儿童创伤性脑脑损伤（TBI）后执行功能受损的神经机制，探讨了默认模式网络（DMN）、突显网络（SN）等关键脑网络功能连接的变化。研究发现，与骨科损伤（OI）组相比，中重度TBI（msTBI）和复杂性轻度TBI（cmTBI）组青少年DMN与SN间的负向连接减弱甚至转为正向，且这种异常连接与父母评定的日常执行功能不良（BRIEF评分升高）显著相关（rs= .291–.317, ps< .05）。结果表明SN对DMN的下调功能受损可能是TBI后执行功能障碍的重要神经基础，为理解其认知后遗症提供了新视角。
在儿童和青少年中，创伤性脑损伤（Traumatic Brain Injury, TBI）是导致死亡和长期残疾的一个主要原因。许多孩子在经历TBI后，会面临一系列持久的挑战，其中执行功能（Executive Function）的损害尤为突出。执行功能就像大脑的“指挥官”，负责管理我们的注意力、解决问题的能力、计划和组织能力等高级认知活动。这些能力的受损会像多米诺骨牌一样，影响到孩子的学业表现、社会交往，甚至其成年后的职业发展和生活质量。尽管这个问题如此重要，但科学家们对其背后的大脑工作机制仍不完全清楚。这就像我们知道电脑出了问题，但还不完全清楚是哪个内部电路或信号传递环节出了故障。
传统上，研究多集中于大脑特定区域的功能。然而，大脑是一个高度复杂的网络系统，认知功能的实现依赖于不同脑网络之间高效、动态的协同工作。这就引出了几个关键问题：TBI是如何破坏这些大脑网络之间的“对话”的？这种网络层面的紊乱，是否正是导致孩子们出现执行功能困难的深层原因？为了回答这些问题，研究人员将目光投向了几个与高级认知密切相关的核心大脑网络。
这其中，默认模式网络（Default Mode Network, DMN）尤为特别。当我们处于休息、不做特定任务的状态时（比如发呆、思绪漫游），DMN反而异常活跃。它主要包括内侧前额叶皮层（Medial Prefrontal Cortex, MPFC）、后扣带回皮层（Precuneus Cortex, PCC）和外侧顶叶小叶（Lateral Parietal Lobules, LPL）等脑区。而当我们需要集中注意力处理一项任务时，另一个叫做突显网络（Salience Network, SN）的脑网络就会活跃起来。SN（包含前脑岛Anterior Insula, AI和额前皮层等）就像一个“调度员”，它会抑制DMN的活动，从而将大脑的资源“切换”到负责注意力定向（如背侧注意网络Dorsal Attention Network, DAN）和目标导向行为（如中央执行网络Central Executive Network, CEN）的网络上去。正常情况下，SN和DMN的活动存在一种“此消彼长”的负相关关系。有研究表明，在成人TBI患者中，这种负向连接会被破坏，但这种现象在大脑仍处于发育关键期的儿童TBI患者中是如何表现的，以及它与日常生活中的执行功能困难有何关联，尚缺乏深入探讨。
为此，一篇发表在《Journal of the International Neuropsychological Society》上的研究开展了针对性的探索。研究人员试图厘清儿童TBI后，DMN、SN、CEN和DAN这几个关键网络之间的功能连接模式发生了怎样的改变，以及这些改变是否与父母观察到的孩子日常执行功能表现有关。他们假设，与未发生脑损伤的同伴相比，TBI患儿的网络间正常连接模式会发生改变，且这种改变的程度与执行功能受损的严重性相关。
为了开展这项研究，研究人员主要运用了几项关键技术方法。研究纳入了23名TBI青少年（包括11名中重度TBI和12名复杂性轻度TBI）和17名因肢体骨折住院、但无脑损伤的骨科损伤（Orthopedic Injury, OI）青少年作为对照组。所有参与者都接受了静息态功能磁共振成像（resting-state functional Magnetic Resonance Imaging, fMRI）扫描，即在扫描仪内安静休息，不执行特定任务，以捕捉大脑自发活动信号。同时，由家长填写“执行功能行为评定量表”（Behavior Rating Inventory of Executive Function, BRIEF），来评估孩子在日常环境中的执行功能表现。对fMRI数据的处理和分析使用了CONN工具箱，通过预设的脑网络感兴趣区域（Regions of Interest, ROIs），计算不同网络内部及网络之间脑区活动的相关性（功能连接强度），并进行统计学比较。
研究结果
组间差异
分析发现，TBI组与OI组在脑功能连接上存在显著差异，这些差异主要集中在DMN和SN之间的连接上。具体而言，OI组青少年在DMN的多个脑区（如PCC、MPFC、左右LPL）与SN的脑区（如右脑岛rhAI、右额前皮层rhRPFC）之间，普遍表现出预期的负向功能连接，即SN活跃时DMN活动受到抑制。然而，在msTBI和cmTBI组中，这种负向连接被显著削弱了，变得微乎其微，甚至在部分连接中出现了正向关联。例如，cmTBI组在DMN的MPFC、PCC与SN的rhAI之间的负向连接显著弱于OI组；msTBI组在DMN的rhLPL与SN的rhRPFC、rhAI之间的负向连接也显著弱于OI组。这表明，TBI损伤了SN对DMN的正常下调能力。
执行功能表现
在父母评定的BRIEF量表得分上，虽然三个组（msTBI, cmTBI, OI）之间的平均分差异未达到统计学显著性，但所有组的得分均高于常模平均值（T分数>50），意味着无论是TBI组还是OI组，家长都报告孩子存在一定程度的执行功能困难。其中，msTBI组的困难程度（效应大小d = 0.69–0.74）比cmTBI组（d = 0.33–0.52）和OI组（d = 0.24–0.31）更为明显。
跨领域关联
更为重要的是，研究发现脑网络连接的异常与日常执行功能困难存在显著关联。通过控制损伤严重程度组别的 pooled within-group 相关分析显示，DMN的核心枢纽——后扣带回皮层（PCC）与SN的脑区（rhRPFC和rhAI）之间的连接越强（即负向连接越弱），父母评定的执行功能问题就越严重，特别是在元认知指数（Metacognition Index, MI）和全局执行复合分（Global Executive Composite, GEC）上（相关系数rs在0.291至0.317之间，ps< .05）。这意味着，SN无法有效抑制PCC（DMN核心）的活动，与孩子在组织、计划、工作记忆等日常目标行为中的困难直接相关。
研究结论与意义
这项研究的结论清晰地指出，儿童期创伤性脑损伤会特异性破坏大脑大规模功能网络间的协调性，特别是突显网络（SN）对默认模式网络（DMN）的调控功能。这种“网络间失调”表现为SN与DMN之间正常的负向关联减弱或消失。研究进一步证实，这种功能连接的异常，尤其是围绕DMN核心节点PCC与SN的连接减弱，是导致TBI后执行功能不良的重要神经机制。
这项研究的意义在于，它将儿童TBI的认知后遗症研究从关注孤立脑区提升到了“网络间交互”的层面，为理解其认知障碍提供了更精细的神经生物学解释。这不仅有助于神经心理学家向患儿及其家庭更准确地解释长期预后，更重要的是，所识别出的特定网络连接异常（如DMN-PCC与SN-AI/RPFC的连接）有望成为未来评估治疗效果和指导临床干预试验的潜在神经生物标志物。随着对儿童TBI后遗症管理和治疗的不断进步，针对这些特定网络连接进行干预，或许能成为改善患儿长期认知预后的新途径。
