《Developmental Cognitive Neuroscience》：Resting-state periodic and aperiodic brain oscillations from birth to preschool years: Aperiodic maturity predicts developmental course
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为解决传统fMRI范式在探究社会认知神经发育机制时生态效度不足、难以捕捉复杂非线性发展轨迹的问题，研究人员采用自然主义电影观看fMRI范式，结合广义可加模型（GAMs）和区域间群体分析，对753名5-15岁儿童青少年的社会脑网络进行了研究。结果表明，社会脑的认知心理理论、情感心理理论和共情子网络具有不同且发展异步的线性与非线性功能连接轨迹，支持了社会认知神经网络在发育上彼此分离的理论，即使在没有特定任务的情况下也是如此。该研究为理解社会脑的精细化、专业化发育提供了重要证据。
从蹒跚学步的幼儿到心思细腻的青少年，我们是如何逐渐学会理解他人的想法、感受他人的情绪，并在这个复杂的社会中游刃有余的呢？这背后，是被称为“社会脑”的一系列大脑区域在默默发育和工作。传统上，科学家们通过让被试者在磁共振扫描仪中完成特定任务（如看面孔图片、读小故事）来研究社会脑，但这些任务往往过于简单，无法模拟真实世界中瞬息万变、信息丰富的社交场景。另一方面，单纯的静息态扫描虽然避免了任务设计的影响，却又难以捕捉大脑在处理动态社会信息时的活跃状态。更重要的是，童年到青春期是大脑发育的关键窗口，社会脑内部各子网络（如负责理性推断他人想法的“认知心理理论”，理解他人情绪的“情感心理理论”，以及感同身受的“共情”网络）是如何协同或独立发育的？它们的发展是匀速前进，还是在某个阶段会突然加速或转变？这些问题仍未得到清晰的解答。为了更真实、更细致地描绘社会脑的发育图谱，一项发表在《Developmental Cognitive Neuroscience》上的研究巧妙地运用了看电影这一方法，展开了一场别开生面的探索。
研究人员从“健康脑网络”生物库中选取了753名5至15岁的儿童和青少年数据。在功能性磁共振成像扫描过程中，所有参与者观看了一段时长10分钟、富含社会互动与情节的动画电影《神偷奶爸》片段。这种自然主义范式能更好地模拟真实世界的社交信息处理，并有效减少头动。研究核心聚焦于社会脑的三个核心构成网络：认知心理理论、情感心理理论和共情网络，共涉及49个预先定义的大脑感兴趣区。通过计算这些脑区之间的功能连接（采用皮尔逊相关系数），研究人员构建了每位参与者的连接矩阵。为分析年龄相关的变化，研究采用了两种互补的方法：一是使用广义可加模型来拟合功能连接与年龄之间可能存在的线性或非线性关系；二是将参与者分为四个年龄组，通过组间比较来识别在发育过程中发生显著变化的特定脑区连接。
1. 社会脑子网络内与网络间连接的不同发展轨迹
通过广义可加模型分析发现，三个社会脑子网络内部及其相互之间的连接，随着年龄增长呈现出显著但各不相同的发育模式。具体而言：
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认知心理理论网络的内部连接表现出非线性（类似二次）增长模式，在早期发育迅速，随后趋于平稳。
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情感心理理论网络的内部连接则呈现简单的线性增长。
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共情网络的内部连接最为复杂，呈倒U型轨迹，在儿童中期增强，到青春期则减弱。
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网络间连接（认知-情感心理理论、认知心理理论-共情、情感心理理论-共情）均显示出非线性的增长模式，提示在社会脑发育过程中可能存在敏感期。
2. 区域间相关性分析揭示连接强度的发育性变化
将参与者分为四个年龄组（童年早期、童年中晚期、青少年早期、青少年中晚期）进行组间比较后发现，随着年龄增长，社会脑网络内部的连接总体上呈现增强和增多的趋势，尤其是在青少年中晚期最为明显。具体发现包括：
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认知心理理论网络中，颞叶区域（如颞顶联合区、后部颞上沟、中颞回）之间的连接显著增强，形成了一个在青少年期才出现的独特集群，表明该网络的分离和专门化。
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共情网络中，在青少年中晚期组出现了童年早期未见的负性连接（例如左侧枕下回与右侧梭状回之间），提示网络内部也可能发生重组。
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社会脑各子网络之间的负性连接在发育过程中增加，尤其是在共情网络与两个心理理论网络之间。这种负相关的增强意味着网络间趋向于功能分离，可能反映了神经效率的提升和各子网络功能专门化的加深。
结论与讨论
本研究利用电影观看fMRI这一高生态效度的范式，清晰地揭示了从童年到青春期社会脑的精细化发育图景。核心结论是：构成社会脑的认知心理理论、情感心理理论和共情子网络，各自遵循着独特且不同步的线性或非线性发育轨迹。这表明，尽管它们协同工作支持整体社会认知，但在神经发育层面是彼此分离和专门化的。
研究结果具有多重重要意义。首先，它证实了即使在无特定任务的、处理自然社会信息的状态下，社会脑的子网络也表现出发展异步性，强化了社会认知神经网络功能分离的理论。其次，不同网络的发展模式可能对应着不同社会认知能力的关键成熟期。例如，共情网络的倒U型轨迹可能与行为研究中观察到的共情能力在儿童晚期达到高峰、青春期有所回落的模式相吻合，反映了从广泛的情感共鸣向更受调节、更高效的共情处理转变的神经基础。再者，认知心理理论网络中颞叶区域连接的突出增强，挑战了以往额叶中心论的观点，强调了颞叶在整合社会线索、支持日益自动化和高效的心理理论推理中的关键作用。最后，网络间负性连接的增强，标志着社会脑在发育后期通过功能分离来实现更高效、更专业化的信息处理，以适应日益复杂的社交环境。
这项研究不仅深化了我们对健康社会脑发育规律的理解，也为探究自闭症谱系障碍等以社交困难为核心的神经发育性疾病提供了潜在的神经指标。未来的研究需要纳入更年幼的样本、采用纵向设计，并考虑青春期激素等生物因素，以更全面地描绘社会脑发育的全景图。
