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认知控制对个体发展至关重要。为探究其神经机制，研究人员运用 EEG 时频分析，研究婴儿和儿童认知控制发展。结果发现额中回 θ 波参与认知控制的检测和执行过程，且与行为、早期经历及精神病理学相关。该研究为理解认知控制发展提供依据。
在人类的成长历程中，认知控制能力犹如大脑的 “指挥官”，指挥着我们的行为和思维，以实现各种目标。从婴儿时期开始，认知控制能力就逐步发展，对个体的认知和社会情感发展产生着深远影响。它不仅关乎当下的行为表现，还与未来的学术成就、社会适应能力以及心理健康等紧密相连。然而，长期以来，认知控制在神经层面的发展机制一直像神秘的面纱，让科学家们难以看清。以往的研究虽然揭示了认知控制的重要性，但对于其神经动力学何时出现、如何发展，仍然存在诸多未解之谜。比如，在婴儿和儿童时期，大脑是如何对认知控制需求进行检测的？又是怎样具体实施控制的？这些问题就像一个个谜团，吸引着科学家们不断探索。为了揭开这些谜团，深入了解认知控制发展的神经机制，研究人员展开了深入研究。虽然文中未提及具体研究机构，但他们的研究成果发表在《Developmental Cognitive Neuroscience》上，为该领域带来了新的曙光。
研究人员采用了脑电图（EEG）时频分析技术。EEG 具有高时间分辨率，能实时测量认知动态，直接反映大脑神经元活动，对参与者负担小，且便于在多种场景下收集数据。而时频分析相较于传统的事件相关电位（ERP）分析，能更全面地捕捉神经效应，尤其适用于研究认知控制中那些与事件时间锁定不精确的神经活动。研究中涉及多个样本队列，包括不同年龄段的儿童、青少年等，通过对这些样本进行 EEG 时频分析，研究人员深入探究了认知控制的神经机制。
检测过程
- 新奇性检测：研究人员利用被动聆听任务，如 3 - 刺激 oddball 范式，研究婴儿和儿童对新奇刺激的检测。在该范式中，呈现标准声音、罕见的异常声音和新奇声音。研究发现，从婴儿期到成年期，额中回 θ 波（和部分 δ 波）参与新奇性检测。在儿童和青少年中，对新奇声音的 θ 波和 δ 波功率以及一致性随年龄增长而增加；在婴儿期，也观察到对新奇声音的额中回 θ 波反应。此外，θ 波一致性与抑制控制行为相关，这表明被动聆听任务能引发与认知控制相关的神经反应。
- 冲突检测：研究人员运用儿童友好的 “Go/No - Go” 任务，考察 θ 波在冲突检测和抑制控制中的作用。在该任务中，儿童需对频繁呈现的刺激做出反应，抑制对不频繁呈现刺激的反应。研究发现，4 岁儿童在面对冲突刺激时，额中回 θ 波和 δ 波功率及一致性增加，且这些反应在童年和青春期随年龄增长幅度增大、潜伏期缩短。婴儿和幼儿在面对概念冲突或预期违背时，也会出现额中回 θ 波增加的现象，这表明额中回 θ 波在早期就参与冲突检测。
- 反馈检测：在目标导向行为中，反馈对调整行为至关重要。研究人员通过研究反馈相关的 ERP 和时频分析，发现从儿童早期开始，额中回 θ 波就参与反馈检测。在对青少年和儿童的研究中，发现额中回 θ 波对负面反馈的反应随年龄增长，且这些差异在 ERP 分析中并不明显。在 4 - 8 岁儿童中，额中回 θ 波功率对负面反馈（如社交拒绝）增加，但年龄相关变化不明显。
- 错误检测：错误检测是认知控制的重要环节。研究人员通过研究错误相关的 ERP（ERN 和 Pe）和时频分析，发现 4 - 9 岁儿童在错误试验中，额中回 θ 波和 δ 波功率及一致性增加，且错误相关的 θ 波功率随年龄增长。虽然 ERN 在 3 岁儿童中已有报道，但 4 岁是目前记录到错误相关额中回 θ 波增加的最小年龄，推测额中回 θ 波可能在更小年龄就参与错误检测。
控制执行
研究人员通过多种实验探究控制执行过程中神经机制。在青少年样本中，发现额中回与额叶外侧电极之间的 θ 波振荡同步（“连接性”）与各种控制执行形式相关。在儿童样本中，也观察到错误后额中回与额叶外侧电极之间在 θ 波和 δ 波段的连接性增加，且 δ 波段连接性随年龄增长。此外，婴儿期的研究发现，额叶 θ 波功率与持续注意力、内源性控制注意力相关，还与社交互动中的学习和未来认知能力相关，这表明额叶 θ 波在婴儿期就参与控制执行过程。
额中回 θ 波与个体差异、早期风险因素及精神病理学的关联
研究表明，额中回 θ 波不仅与认知控制任务中的条件差异相关，还与个体行为差异相关。例如，对听觉新奇性的额中回 θ 波一致性与抑制控制任务的准确性相关。同时，认知控制是情绪调节和自我调节的基础，额中回 θ 波与精神病理学的关联在儿童和青少年中也已显现。此外，早期环境因素如家庭社会经济地位、产前风险因素等与额叶 θ 波相关，额中回 θ 波可能是早期风险因素与后期行为和情绪问题之间的发展途径。
研究结论表明，额中回 θ 波从婴儿期开始就反映了支持认知控制发展的神经机制，参与认知控制的检测和执行过程，且在功率和相位动力学方面有重要发展变化，与认知控制能力发展密切相关。该研究突出了 EEG 时频分析在研究认知控制发展中的重要性，为理解认知控制发展的神经机制提供了新视角，有助于进一步探索早期经历与未来认知和社会情感发展的关系，为相关干预措施的制定提供理论依据。但目前研究仍存在局限性，如多数研究为横断面研究，缺乏纵向研究；对其他频段和地形的研究不足；未考虑事件相关功率谱的更广泛变化等。未来研究可针对这些不足展开，以更深入地了解认知控制发展的神经机制。
