《Developmental Cognitive Neuroscience》：Unpredictable maternal signals and developmental profiles of child executive function from infancy to early childhood
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本研究针对早期执行功能(EF)发育的环境影响因素，创新性地探讨了母亲感官信号（视觉、听觉、触觉）的时序不可预测性（熵率）对儿童EF发育轨迹的纵向影响。通过芬兰FinnBrain出生队列的追踪数据（8个月、2.5岁、5岁），研究发现母亲感官信号的不可预测性随儿童成长呈小幅下降趋势，且较低的熵率与更优的EF发育剖面（尤其5岁时工作记忆表现）显著相关。该成果首次将熵率量化模型延伸至学龄前阶段，揭示了养育行为可预测性作为独立环境因子对高阶认知神经回路的塑造作用，为早期干预提供新靶点。
早期执行功能（Executive Function, EF）的健康发展对儿童未来的认知、学业及社会适应具有奠基性作用。然而，在生命最初几年，大脑高度可塑，环境因素如何具体影响EF神经回路的形成仍是未解之谜。传统研究多关注养育行为的情感支持或认知刺激内容，却较少触及养育互动的“时序结构”——即母亲提供的感官信号（如说话、触摸、展示玩具）在时间序列上的可预测性。这种可预测性，或它的反面——不可预测性，可能通过影响婴儿的预期形成、注意力调节及压力反应系统，进而干扰前额叶-海马环路等EF相关脑区的发育。
为填补这一空白，芬兰图尔库大学FinnBrain出生队列研究团队开展了一项纵贯婴儿期至学龄前（8个月、2.5岁、5岁）的追踪研究，论文发表于《Developmental Cognitive Neuroscience》。研究核心问题是：母亲感官信号的不可预测性（以熵率量化）是否随儿童年龄变化？这种不可预测性是否与儿童EF的发育轨迹相关？
研究采用的关键技术方法包括：基于10分钟母婴自由游戏视频的感官信号编码（视觉、听觉、触觉），通过马尔可夫过程计算熵率以量化信号序列的不可预测性；使用项目反应理论（Item Response Theory, IRT）对多年龄段EF任务（如抑制控制、工作记忆任务）进行测量校准，再通过潜伏剖面分析（Latent Profile Analysis, LPA）识别儿童EF发育的异质性轨迹；利用潜在增长模型（Latent Growth Modeling, LGM）分析熵率随时间的变化模式，并通过BCH方法检验熵率与EF剖面的关联。队列样本来自FinnBrain出生队列的838个家庭，覆盖不同产前心理压力水平的母亲及其子女。
研究结果
1. 母亲感官信号不可预测性的纵向变化
潜在增长模型显示，熵率在8个月至5岁间存在显著但小幅的下降趋势（估计值-0.11），表明母亲感官信号整体随时间趋向更可预测。然而，斜率因子无显著个体间变异，说明下降速率在母亲间相对一致。熵率在不同时间点呈中等相关（r=0.25–0.33），提示其具有一定跨时间稳定性。协变量分析发现，母亲年龄较小、教育水平较低与较高的熵率（即更不可预测）显著相关，而子女性别、母亲抑郁症状与经济满意度无显著关联。
2. 熵率与儿童执行功能发育剖面的关联
LPA识别出三个EF发育剖面：剖面1“低于平均水平者”（14.2%）、剖面2“平均水平者—Spin the Pots任务（5岁）表现较低”（56.0%）、剖面3“平均水平者—Spin the Pots任务（5岁）表现较高”（29.8%）。BCH分析表明，熵率水平在三剖面间存在显著差异（Wald χ2(2)=7.24, p<0.05）。事后比较显示，剖面3（熵率均值=0.90）的熵率显著低于剖面1（均值=0.94）和剖面2（均值=0.94），效应量强（Cohen’s d=0.55–0.68）。即，暴露于更可预测母亲感官信号的儿童，更可能归属EF发育更优的剖面，尤其在5岁时工作记忆任务表现突出。控制母亲敏感性后结果依然稳健。
讨论与结论
本研究首次纵贯婴儿期至学龄前期，证实母亲感官信号的不可预测性虽随儿童发展略有下降，但整体保持一定稳定性，且与儿童EF发育轨迹密切关联。较低的熵率（更高可预测性）显著预测更优的EF剖面，支持“早期环境时序结构影响高阶认知发育”的理论框架。这一关联独立于传统养育敏感性指标，凸显熵率作为独特环境因子的重要性。
机制上，不可预测的感官信号可能通过干扰海马-前额叶环路连接、突触可塑性及应激激素调节等途径，影响EF核心成分（如工作记忆、抑制控制）的神经基础发育。研究结果与跨物种证据一致，强调感官信号模式不仅是感觉处理的基础，更是高阶认知回路组织的关键环境输入。
实践意义方面，本研究指出养育行为可预测性可作为早期干预的新靶点，通过提升母婴互动中的时序规律性，可能促进儿童自我调节能力发展。未来需在高风险群体中验证纵向暴露于高不可预测性的效应，并拓展至认知灵活性等更复杂EF维度的研究。
综上，母亲感官信号的不可预测性是理解早期EF发育环境机制的关键窗口，其影响延续至学龄前，强调了对养育行为“微观时序特征”进行长期监测与干预的必要性。
