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为探究早产儿执行功能（EF）神经机制，研究人员分析其结构（SC）和功能连接（FC），发现二者影响 EF，意义重大。
# 探秘早产儿大脑：早期脑网络连接与执行功能的奇妙关联
在生命的长河中，早产就像一场突如其来的暴风雨，打乱了胎儿大脑正常发育的节奏。早产儿由于出生过早，大脑还未发育完全，面临着诸多神经发育问题的挑战。执行功能（Executive Function，EF）作为大脑高级认知功能的重要组成部分，涵盖了工作记忆、抑制控制和认知灵活性等关键能力，对个体的学习、生活和社交起着至关重要的作用。然而，大量研究表明，早产与 EF deficits 之间存在着密切的联系，这意味着早产儿在未来的成长过程中，可能在这些关键认知能力上落后于足月儿。
目前，尽管早产儿的存活率有所提高，但他们所面临的长期神经认知后遗症，尤其是 EF 方面的问题，依然是医学界亟待解决的难题。此前的研究虽然揭示了早产儿大脑在结构和功能上与足月儿存在差异，但对于结构和功能脑连接之间复杂的相互作用，以及它们如何共同影响 EF 发展，我们的了解还十分有限。就像一幅拼图，虽然我们看到了一些碎片，但还无法拼凑出完整的画面。
为了填补这一知识空白，来自美国辛辛那提儿童医院医疗中心（Cincinnati Children’s Hospital Medical Center）等机构的研究人员展开了一项意义非凡的研究。他们的成果发表在《Communications Biology》杂志上，为我们理解早产儿大脑发育提供了新的视角。
研究人员巧妙地运用了多种先进的技术方法。他们从美国俄亥俄州西南部地区的五个学术和非学术新生儿重症监护病房（NICUs）招募了大量早产儿，构建了一个丰富的样本队列。借助扩散磁共振成像（Diffusion MRI，dMRI）和静息态功能磁共振成像（Resting-state Functional MRI，rs-fMRI）技术，研究人员得以清晰地观察早产儿大脑的结构和功能连接情况。同时，他们运用图论分析、非负矩阵分解（Non-negative Matrix Factorization，NMF）等复杂的分析方法，深入挖掘数据背后的奥秘。
下面，让我们一起深入了解这项研究的关键结果：
1. SC 和 FC 模式与样本特征
研究人员分别从 358 名和 363 名参与者中提取了 SC 和 FC 的个体间协变模式。在后续分析中，为确保数据的完整性和准确性，将样本限制为 212 名具有完整 SC 模式、FC 模式和明尼苏达执行功能量表（Minnesota Executive Function Scale，MEFS）分数的参与者。这些参与者的基线特征表明，研究样本具有较好的代表性。
2. 回归模型结果
通过 NMF 分析、LASSO 特征选择和稳健回归，研究发现一些个体间协变模式（Inter-Subject Covariation，ISCs）与 EF 表现显著相关。在结构连接方面，岛叶、中颞上回等区域的结构特征，如平均路径长度（Average Path Length，ASP）、成本（Cost）等指标，与 EF 性能密切相关。例如，双侧岛叶区域的 ASP（ISC 23）与 MEFS 评分呈显著负相关，这意味着较短的平均路径长度可能反映了更高效的白质通路，有助于支持 EF 的基础过程。而在功能连接方面，顶叶和颞叶区域的 FC，如后顶叶区域的介数中心性（Betweenness Centrality，BC）和枕叶及额叶区域的成本效率指标，也与 EF 发展紧密相连。
此外，研究人员还进行了探索性典型相关分析（Canonical Correlation Analysis，CCA），发现结构特征与功能特征之间存在显著关联。例如，颞叶和额叶的结构特征与枕叶和内侧颞叶的功能特征相关，这表明结构效率在塑造功能组织方面发挥着重要作用。
在讨论部分，研究人员深入探讨了这些结果的意义。首先，研究结果进一步深化了我们对早产儿 SC 与 EF 之间关系的理解。岛叶和中颞上回等区域的结构效率，以及关键区域的连接密度和中心性，都对早产儿的 EF 发展产生重要影响。这些结构特征可能反映了大脑在应对早产挑战时的补偿机制或适应性可塑性，为 EF 发展提供了支持。
其次，FC 与 EF 的关系也得到了充分阐述。顶叶的 BC 和特定区域的成本效率指标，在 EF 的认知过程中发挥着关键作用。同时，研究还发现功能连接的改变可能与早产儿大脑的适应性可塑性有关，也可能暗示着功能网络的专业化延迟。
然而，这项研究也存在一些局限性。EF 是一个复杂的概念，尤其在幼儿期，目前还没有普遍认可的针对 3 岁以下儿童的测量方法。虽然 MEFS 在这个年龄段有一定的有效性，但它只能从单一维度测量 EF。此外，NMF 得到的 ISCs 模式需要谨慎解释，而且研究样本虽然较大且多样化，但早产儿的发育轨迹差异很大，需要纵向成像来进一步确认早期连接模式的稳定性和演变情况。
尽管存在这些不足，这项研究依然具有不可忽视的重要意义。它是首次对早产儿在足月等效年龄（Term-equivalent Age，TEA）时的结构和功能网络进行的大规模研究，运用了多模态、先进的图论方法，控制了关键临床变量，为后续研究奠定了坚实的基础。研究结果表明，早产儿在 TEA 时的结构和 FC，特别是涉及岛叶、顶叶和中颞上回的连接，是 3 岁时 EF 发展的关键决定因素。这些发现有助于我们深入理解早产对神经发育的影响，为未来研究如何利用这些早期连接标记预测和改善早产儿的长期认知结果提供了方向。
总的来说，这项研究为我们打开了一扇了解早产儿大脑发育的新窗口，虽然前路仍有许多未知等待探索，但它为我们照亮了前行的道路，让我们离解决早产儿神经认知问题的目标又近了一步。
