婴儿期θ活动作为认知发展标志物的纵向研究：生命前两年的神经振荡轨迹

《Developmental Cognitive Neuroscience》：Theta activity as a marker of cognitive development in infancy: a longitudinal study across the first two years of life

本研究针对婴儿脑电θ节律个体差异稳定性及分析方法不一致的问题，通过大型纵向队列分析6/12月龄前中央区θ活动三项指标（绝对/相对功率、新内容调制指数）与24月龄认知发展的关系。发现θ功率在信息编码过程中显著增加，绝对θ功率具有跨时间稳定性并能正向预测一般认知水平，提示其作为早期认知发展神经标志物的潜力。论文发表于《Developmental Cognitive Neuroscience》，为婴幼儿认知评估提供了重要电生理依据。

在生命最初的两年里，人类大脑经历着惊人的发育变化，这一时期被称为认知发展的关键窗口。科学家们一直试图寻找能够早期预示认知发展轨迹的生物学标记，其中脑电图（EEG）记录到的神经振荡活动尤其引人关注。近年来，θ振荡（频率约3-6 Hz的脑电节律）因其与学习记忆过程的密切关联，成为婴幼儿认知发展研究的热点。然而，现有研究存在两大瓶颈：一是对θ活动个体差异稳定性的纵向证据不足，二是各研究采用的分析指标（绝对功率、相对功率、调制指数等）不一，导致结果难以直接比较。

为破解这一难题，维也纳大学发展心理学系的Alicja Brzozowska团队在《Developmental Cognitive Neuroscience》上发表了这项跨越生命前两年的纵向研究。研究人员追踪了140名健康婴儿，分别在6月龄、12月龄记录其观看非社交视频时的前中央区脑电活动，并在24月龄时采用Bayley-III婴幼儿发展量表和视觉搜索任务等工具系统评估其认知水平。

研究采用多项关键技术方法：使用32导ActiveCap系统采集脑电信号，通过标准化HAPPILEE流程进行预处理，重点分析前中央区（F3/Fz/F4/FC3/FCz/FC4）电极在θ频带（3-6 Hz）的三种指标——绝对功率（直接测量电活动强度）、相对功率（θ频带功率占总功率比例）以及θ调制指数（反映θ功率随视频观看时间的变化趋势）。统计分析采用逐步回归模型筛选最佳预测指标，并通过组内相关系数（ICC）评估测量指标的稳定性。

研究结果呈现四大发现：

1. 1.
   θ调制特征的验证：在6月龄和12月龄婴儿中均观察到θ功率随着新异视频观看过程显著增加（p < 0.001），重现了θ节律参与信息编码的经典现象。
2. 2.
   个体差异的稳定性：绝对θ功率和相对θ功率在6-12月龄间呈现中等程度相关（r = 0.402和0.351），而θ调制指数则未显示跨时间稳定性（r = 0.09）。
3. 3.
   认知预测效能：复合绝对θ功率（6月和12月数据合并）能显著正向预测24月龄Bayley-III认知指数（β = 0.21, p = 0.039），但未能预测特定领域技能（选择性注意力、语言能力）。
4. 4.
   频率特异性检验：平行分析显示α频带（6-9 Hz）绝对功率同样可预测认知结局，提示效应可能不局限于θ频段。

讨论部分深入阐释了这些发现的科学意义。绝对θ功率之所以成为最稳定的预测指标，可能源于其更能纯粹反映任务相关的神经活动，而不受其他频带活动的干扰。值得注意的是，θ调制指数虽然在某些先前研究中显示出预测价值，但本研究发现其信度（ICC在0.30-0.61之间）和跨时间稳定性均较低，这提示我们需要审慎看待其作为个体化预测工具的可靠性。

该研究的创新性在于首次系统比较了三种常用θ活动指标在预测婴幼儿认知发展中的优劣。结果表明，在认知负荷情境下（如观看新异视频），前中央区绝对θ功率可能是表征早期认知发展最稳健的神经标记物。这一发现为婴幼儿认知发展风险的早期识别提供了方法论指导，提示未来研究应优先考虑使用绝对功率指标。同时，研究强调需要关注多频段协同作用，而非过度聚焦单一节律的特异性。

这项历时两年的纵向追踪为理解早期神经发育提供了宝贵的时间动态数据。随着计算神经科学方法的进步，未来研究可进一步分离周期性和非周期性脑电成分，并结合机器学习等新兴技术，构建更精准的婴幼儿认知发展预测模型。这些努力将最终推动我们实现儿童神经发育障碍的早期识别和干预，为促进人口素质提升奠定科学基础。