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为探究执行功能（EF）与静息态功能连接（rsFC）的关联，研究人员利用功能近红外光谱（fNIRS），对比 4-5 岁儿童与 18-22 岁成人前额叶皮层（PFC）的 rsFC。发现 rsFC 与 EF 相关，且随发育增强，为 EF 神经机制研究提供新方法。
在认知神经科学领域，执行功能（Executive Function, EF）作为人类目标导向行为的核心能力，其神经机制一直是研究的热点。EF 涵盖工作记忆、认知灵活性和抑制控制等高级认知过程，对学习、决策和情绪调节至关重要。然而，传统的神经影像学方法如功能磁共振成像（fMRI）在儿童群体中的应用存在诸多挑战，例如儿童难以长时间保持静止、对陌生环境的不耐受等，导致跨年龄段的 EF 与静息态功能连接（Resting-State Functional Connectivity, rsFC）研究进展缓慢。尤其是前额叶皮层（Prefrontal Cortex, PFC）作为 EF 的关键脑区，其在不同发育阶段的 rsFC 特征及其与 EF 的关联尚缺乏深入探讨。
为填补这一研究空白，美国卡内基梅隆大学（Carnegie Mellon University）的研究人员开展了一项跨年龄段的研究，旨在验证自然主义观察范式（Inscapes）在 rsFC 研究中的适用性，并探讨 PFC 的 rsFC 与 EF 在儿童早期（4-5 岁）和成年早期（18-22 岁）的关联及发育差异。该研究成果发表在《Developmental Cognitive Neuroscience》，为理解 EF 的神经发育轨迹提供了新的视角。
研究主要采用功能近红外光谱（fNIRS）技术，该技术具有非侵入性、适合儿童等优势，能够通过测量脑皮层血氧变化反映神经活动。研究分为两个实验：实验 1 针对 30 名年轻成人，采用双条件（传统静态十字叉与Inscapes范式）被试内设计，对比两种范式下的 rsFC 模式及其与 EF（Stroop 任务表现）的关联；实验 2 纳入 55 名 4-5 岁儿童，仅采用Inscapes范式评估 rsFC，并通过适合儿童的 Stroop 类任务 —— 昼夜任务（Day-Night Task）评估 EF，同时比较儿童与成人的 rsFC 差异。
研究结果
成人组：自然主义范式与传统范式的等效性验证
通过表征相似性分析（Representational Similarity Analysis, RSA）发现，成人在Inscapes范式与传统十字叉范式下的 PFC rsFC 模式高度相似（平均相关系数 r=0.90），表明Inscapes范式可有效替代传统静息态范式。进一步分析显示，两种范式下的 rsFC 均与 Stroop 任务中不一致 trials 的反应时间呈负相关（r=-0.448 和 r=-0.435），即 rsFC 越强，执行功能表现越好，验证了 PFC rsFC 与 EF 的关联。
儿童组：范式可行性与发育差异
儿童对Inscapes范式表现出高依从性（96.36%），仅 3.63% 因拒绝戴帽导致数据缺失。行为结果显示，儿童在昼夜任务中表现出典型的冲突效应：不一致 trials 的反应时间显著长于一致 trials（2065.09 ms vs. 1813.27 ms），准确率显著更低（59.32% vs. 90.80%）。神经数据表明，儿童 PFC 的 rsFC 强度（平均 r=0.57）显著低于成人（平均 r=0.75），且 rsFC 与昼夜任务不一致 trials 的准确率呈正相关（r=0.698），提示 PFC 连接强度随发育增强，且与 EF 能力同步发展。
研究结论与意义
本研究首次利用 fNIRS 结合自然主义范式，跨年龄段验证了 PFC rsFC 与 EF 的紧密关联，并揭示了 PFC 功能连接随发育增强的轨迹。研究结果表明，Inscapes范式在儿童 rsFC 研究中具有高度可行性，为儿童神经影像学研究提供了一种低侵入性、高依从性的新方法。此外，研究结果支持 PFC 作为 EF 核心脑区的理论，强调了 rsFC 作为 EF 神经标记物的潜力，为理解神经发育障碍（如自闭症谱系障碍）中 EF 缺陷的神经机制提供了重要参考。未来研究可进一步结合纵向设计和多模态成像技术，深入解析 EF 与脑网络发育的因果关系，推动发育认知神经科学与临床应用的结合。
