《Brain and Behavior》：Brain Activity During the Gradual-Onset Continuous Performance Task in Adolescents: An Exploratory fMRI Study
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引言：持续注意力（sustained attention, SA）和抑制（inhibition）是基本过程，在青春期（从儿童期到成年期的行为与认知快速变化的发展时期）趋于成熟。本研究旨在更好地理解11-18岁典型发育青少年（n=26）的SA和抑制过程。方法：在
引言：持续注意力（sustained attention, SA）和抑制（inhibition）是基本过程，在青春期（从儿童期到成年期的行为与认知快速变化的发展时期）趋于成熟。本研究旨在更好地理解11-18岁典型发育青少年（n=26）的SA和抑制过程。方法：在两种不同模态（面孔和场景）中，使用先前验证的渐变起始持续表现任务（gradual-onset continuous performance task, gradCPT）获取功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging, fMRI）以评估SA表现。此外，研究人员进行了线性回归分析以检查感兴趣协变量与脑激活之间的关系。结果：这项探索性研究遇到了表现挑战。目标检测准确率显著低于成人（面孔：22.1%，场景：28.1% vs. 成人74%-80%），而非目标准确率保持相对较好（面孔：86.5%，场景：93.9%）。参与者在场景条件下的表现优于面孔条件（更高的敏感性d'：t(25) = -5.11, p < 0.001；更低的反应时间变异系数（reaction time coefficient of variation, RTCV）：t(25) = 4.99, p < 0.001）。尽管行为表现较差，研究人员在尝试响应抑制期间观察到双侧额-顶-枕区域激活，与模态无关。在面孔gradCPT中，激活呈主要左侧化模式，集中在额-扣-小脑区域，而场景gradCPT引发了更广泛的双侧额-颞-顶-枕激活。脑活动与行为表现测量相关（p < 0.002），但由于准确率低，解释受到限制。结论：使用gradCPT范式，这项探索性研究发现了通常与持续注意力和抑制相关的大脑区域激活。然而，由于表现挑战，这些神经发现必须谨慎解释，不能最终表征持续注意力网络。研究结果突出了发展应用的重要方法论要点，并为将成人范式应用于青少年等年轻人群提供了见解。
持续注意力（sustained attention, SA）与抑制控制（inhibition）是认知发展的核心过程，其神经机制在青春期（介于儿童期与成年期之间的快速行为与认知变化时期）逐渐成熟。目前，渐变起始持续表现任务（gradual-onset continuous performance task, gradCPT）已广泛应用于成人SA研究，但针对典型发育青少年的神经影像学探索极为有限。现有研究多基于成人范式，直接移植到青少年群体面临任务难度、冲动控制及脑发育差异等未解问题。为此，研究人员开展了一项探索性fMRI研究，旨在评估gradCPT在11-18岁青少年中的可行性，并比较两种视觉模态（面孔与场景）下的行为表现与脑激活模式。
该研究共纳入26名典型发育青少年，在西门子3T Prisma扫描仪内完成面孔和场景两种版本的gradCPT。研究人员采用一般线性模型（GLM）分析响应抑制（目标>非目标）的脑激活，并通过线性回归考察年龄、社会经济地位（Largo评分）、执行功能（BRIEF）、注意力状态（Conners 3-SR及TAP）等协变量与脑活动的关联。所有分析均基于MNI空间，聚类阈值设定为p
unc < 0.001、最小体素50个。研究样本来自瑞士日内瓦社区，伦理获日内瓦大学医院及瑞士伦理委员会批准。
研究结果如下：
**3.1 参与者特征**：最终纳入13男13女，平均智力指数110.36，神经行为评分均处于正常范围，表明样本代表典型发育群体。
**3.2 行为结果**：青少年在场景gradCPT的表现显著优于面孔gradCPT：场景的敏感性指数d'更高（1.12 vs. 0.44, t(25)=?5.11, p<0.001），反应时间变异系数（RTCV）更低（0.25 vs. 0.29, t(25)=4.99, p<0.001）。但目标检测准确率极低（面孔22.1%、场景28.1%），仅为成人水平（74-80%）的三分之一左右，而非目标准确率保持较高（面孔86.5%、场景93.9%）。线性混合模型发现，TAP Go/No-Go任务的错误数是RTCV的显著预测因子（β=?0.003, p
FDR=0.015），而Conners 3-SR注意力不集中分数仅呈趋势性关联（p
FDR=0.157）。
**3.3 全脑激活**：响应抑制主效应（T>NT）显示双侧额-顶-枕-丘脑激活，包括额下回、前扣带皮层（ACC）、前脑岛、顶下小叶、梭状回、小脑及丘脑等区域，与成人的SA网络一致。分模态分析表明：面孔gradCPT引发左侧化的额-扣-小脑激活（主要为左侧额上回、前辅助运动区及小脑VI区）；场景gradCPT则产生更广泛的双侧额-颞-顶-枕激活，额外涉及两侧脑岛、丘脑及小脑Crus I区。这种不对称性可能反映面孔识别需要更专注的左侧化处理，而场景辨别依赖更分布式空间语义网络。
**3.4 脑激活与行为关联**：在面孔gradCPT中，RTCV增高与双侧额叶、顶叶及颞叶的激活增强正相关，Conners注意力不集中分数与枕-顶-颞区及后脑岛的激活正相关，Go/No-Go错误数与左侧壳核、顶枕区激活正相关。在场景gradCPT中，更高的d'与左侧ACC激活正相关，更高的RTCV与左侧小脑VI区激活正相关，注意力不集中分数与枕-顶区及小脑激活正相关。所有关联均在p
unc < 0.001水平显著，但需注意行为准确率极低对解释的限制。
讨论部分指出，青少年目标检测困难主要归因于抑制系统不成熟与高冲动性，但非目标准确率保留排除了随机反应策略。RTCV与Go/No-Go错误数的矛盾关联（较少错误者反显更高变异）可能反映速度-准确性权衡策略。尽管行为表现欠佳，所观察到的双侧额-顶-枕激活模式与成人SA文献一致，但无法确定性地表征成功持续注意力网络。面孔与场景模态的激活差异可由刺激区分度（男性/女性面孔 vs. 城市/山脉）与感知加工需求不同解释。脑-行为相关提示较高注意力不集中的青少年可能通过额外神经活动进行补偿。研究局限性包括低目标准确率迫使纳入所有试次，以及gradCPT无法分离SA与响应抑制。
**研究结论**：总之，这项探索性研究利用gradCPT范式初步观察了典型发育青少年SA和抑制过程的神经基础。更具体地，与成人研究一致，研究人员观察到与SA相关的双侧额-顶-枕脑区活动。此外，这些结果可能有助于理解注意力困难，并呼吁未来研究探索预防和治疗方法。
