《Developmental Cognitive Neuroscience》：Longitudinal Associations Between Screen Time Activities and Working Memory Neural Signatures in Adolescents: Sex Differences and Contextual Moderation
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引言：青少年屏幕媒体活动（screen media activity, SMA）有所增加，但其与神经认知发展和心理健康的纵向关联在不同活动和情境中仍不清楚。
方法：本纵向队列研究使用青少年脑认知发展（Adolescent Brain Cognitive De
引言：青少年屏幕媒体活动（screen media activity, SMA）有所增加，但其与神经认知发展和心理健康的纵向关联在不同活动和情境中仍不清楚。
方法：本纵向队列研究使用青少年脑认知发展（Adolescent Brain Cognitive Development, ABCD）研究（6.0版）数据，包含四个评估时间点（基线、第2年、第4年和第6年）。参与者在21个美国站点招募，以反映人口学多样性。纳入具有有效神经影像和行为数据的儿童，并调整人口学、行为和精神科混杂因素。工作记忆（working memory, WM）神经特征（neural signature, NS）评分通过弹性网络分类EN-back功能性磁共振成像（functional magnetic resonance imaging, fMRI）在0-back和2-back条件下的激活得出。SMA包括视频游戏、看电视、发短信和社交媒体所花时间。认知表现采用EN-back准确率测量，心理健康症状采用儿童行为量表（Child Behavior Checklist, CBCL）内化和外化评分。调节分析检查家庭冲突、睡眠障碍和身体活动。
结果：分析样本包括9,931名参与者（47.2%女性）。较高NS评分与更好的0-back和2-back准确率相关。更多视频游戏、发短信和看电视与较低NS评分相关。按性别分层分析显示，在男性中，更多屏幕时间与较低NS评分相关，NS评分是一种多变量指标，反映2-back与0-back条件之间神经激活模式的可分离程度。这些关联特异于EN-back任务，并调整了一般认知能力。较高程度的家庭冲突增强了男性中NS与发短信以及视频游戏与外化症状之间的关联。睡眠障碍和身体活动也调节了与内化和外化症状的关联，并呈现性别特异性模式。
结论：WM相关神经功能与认知表现和SMA参与相关，并因性别和环境情境而异，突出神经认知发展、媒体使用和心理健康之间的复杂关联。
研究背景方面，青少年日益沉浸在智能手机、流媒体平台、视频游戏和社交媒体等屏幕技术中，过去十年屏幕使用增加。美国调查显示，2021—2023年间超过一半（50.4%）青少年报告每日娱乐性屏幕使用达到或超过4小时。既有证据表明，SMA结局随活动类型、参与水平和个体差异而变化：一般高SMA与较低认知控制效率相关，而视频游戏与更快反应时、较好WM、增强视空间加工及EN-back任务中WM区域激活相关；社交媒体使用可急性损害WM，但也有研究发现主动屏幕时间与较好视觉WM相关。行为研究将高屏幕使用，尤其被动媒体消费如社交媒体和看电视，与内化、外化症状、睡眠障碍和抑郁症状相联系。性别差异体现在男性总屏幕使用更高，视频游戏在男性青春期前急剧上升，女性更多使用社交媒体。既有研究尚未在大规模样本中开发WM激活的NS并考察其与真实屏幕使用的关系。研究人员因此使用ABCD研究9—10岁儿童数据，构建多变量WM NS，检验其与WM表现、视频游戏、电视、社交媒体、发短信及家庭冲突、睡眠障碍、身体活动等混杂因素的关系，并检验性别差异及情境调节，假设不同屏幕活动因固有认知需求与NS有不同关联，NS可作为特定屏幕行为与心理健康结局之间的神经认知桥梁。
关键技术与方法：研究人员使用ABCD研究6.0版数据，样本来自美国21个招募站点的9—10岁儿童，随访基线与第2、4、6年，最终纳入9,931名具有有效屏幕时间调查和EN-back准确率数据的参与者。以EN-back fMRI的0-back与2-back条件激活为输入，将166个皮质和皮质下感兴趣区（region of interest, ROI）激活对年龄、性别、平均帧位移和扫描仪序列号进行残差化；采用弹性网络（elastic net）逻辑回归与嵌套交叉验证训练分类器，以受试者工作特征曲线下面积（area under the curve, AUC）最大化选择模型，并进行Haufe转换；以2-back与0-back预测差作为WM神经特征（NS）。统计使用线性混合效应（linear mixed-effects, LME）模型，按参与者和站点设随机效应，进行性别分层及二向/三向交互分析，采用FDR校正。
研究结果如下。2.1 人口学特征：最终样本共9,931名完成屏幕时间调查并具有EN-back准确率测量的参与者。男女媒体类型时间分布差异明显，超过60%男性报告社交媒体0小时，近一半男性报告不发短信；女性报告0小时或少于30分钟的频率更高，因此研究人员对所有目标进行性别分层分析。2.2 EN-back神经特征与结局变量的关联：较高NS与0-back和2-back准确率更高显著相关。视频游戏、发短信和看电视与NS评分显著负相关，社交媒体使用与NS无显著关联。关联并非仅由高负荷或低负荷条件单独驱动，而在两个条件中均存在；关联 largely 特异于EN-back任务所参与的神经系统，MID任务未观察到关联，SST任务关联仅限于视频游戏和社交媒体使用。2.3 NS与结局测量关联的性别分层分析：视频游戏呈男性偏斜（60%男性、40%女性），社交媒体、发短信和看电视相对平衡。女性中，没有任何屏幕时间活动与NS显著相关。男性中，看电视、发短信、视频游戏和社交媒体均与NS显著负相关，且均通过FDR校正。2.4 NS、屏幕时间与心理健康测量之间的三向交互分析：2.4.1 外化行为：家庭冲突和身体活动名义显著调节NS与SMA对外化行为的关系。家庭冲突调节NS×社交媒体、NS×发短信，身体活动调节NS×社交媒体；NS×家庭冲突和NS×睡眠障碍交互显著。性别分层显示，男性中家庭冲突显著调节NS×视频游戏和NS×发短信；女性中身体活动调节NS×社交媒体；男性中NS×家庭冲突和NS×睡眠障碍交互显著。2.4.2 内化行为：NS×社交媒体和NS×发短信二向交互显著，NS×身体活动交互显著。男性中，睡眠障碍名义调节NS×视频游戏，NS×社交媒体二向交互名义显著；女性中，NS×看电视二向交互名义显著。2.5 认知能力的影响：调整一般认知能力（NIH Toolbox总合成分）后，上述关联在合并样本、性别分层和交互分析中仍显著，提示关联特异于WM相关神经功能而非一般认知能力。NS与一般认知能力中度相关（r = 0.35；约12%共享方差），表明NS的大部分方差不能由一般认知能力解释。
讨论部分总结：研究人员使用ABCD研究四个时间点纵向数据，考察SMA、脑功能及关键调节因素。NS方法可提高神经生物学相关指标的可靠性。较高NS与更好认知表现相关，而更多视频游戏、发短信和看电视与较低NS相关，尤其在男性中。家庭冲突、睡眠障碍和身体活动调节NS、屏幕时间与内化、外化症状之间的关系，并呈性别特异性。较高NS可能反映WM负荷条件下更可分离的神经表征和更有效的WM相关功能。屏幕活动与较低NS的关联提示NS可能捕捉超出行为表现之外的神经效率，媒体内容与情境、发育时机也可能影响结局。家庭冲突在男性中显著调节NS与发短信、视频游戏及外化行为的关系；高家庭冲突下，更多游戏与更高外化症状相关，而较高NS下更多发短信与较低外化症状相关，提示数字化社会互动可能具有缓冲作用。睡眠障碍和身体活动调节神经功能与CBCL内化、外化症状的关系：身体活动增强较高NS与较低内化症状的保护性关联，睡眠障碍放大较低NS与较高外化症状的关联。社交媒体和发短信与行为结局的关联取决于WM相关神经功能。局限性包括SMA分布非正态和零膨胀、第6年未收集工作日SMA数据、效应量较小、分类器不同于标准GLM的2-back与0-back对比。研究结论翻译：总体而言，研究人员证明SMA与WM相关脑功能相关，并受家庭环境、睡眠和身体活动调节。这些发现强调可改变情境因素对发育结局的作用。未来使用即将发布的ABCD数据，包括额外随访时间点，将有助于阐明发育轨迹和潜在敏感期。尽管脑基和心理结局可能不能直接改变，本研究发现可干预目标，如减少家庭冲突、改善睡眠质量和促进身体活动，可为预防策略和政策努力提供信息，支持青少年神经认知和心理健康发展。
