《Frontiers in Human Neuroscience》：Developmental stability of task-rest neural efficiency in youth using a threat and cognitive control task
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行为源于跨空间和时间尺度协调的神经活动。先前研究将更好的任务表现和认知功能与全局网络连接模式联系起来，这些模式在任务需求转换时需要最小的功能重组配置。这种用于索引任务与静息态功能连接相似性的指标被称为"神经效能（neural efficiency）"。本研究评
行为源于跨空间和时间尺度协调的神经活动。先前研究将更好的任务表现和认知功能与全局网络连接模式联系起来，这些模式在任务需求转换时需要最小的功能重组配置。这种用于索引任务与静息态功能连接相似性的指标被称为"神经效能（neural efficiency）"。本研究评估了青少年约3年间隔内神经效能的稳定性、跨两种任务-静息态组合的特异性以及与焦虑的关联。在约16岁和/或19岁时，95名参与者完成了静息态扫描以及认知控制任务和/或威胁任务。神经效能被量化为全脑内在功能连接与任务相关功能连接模式之间的偏相关系数。研究人员检验了三年间隔的时间稳定性，以及两个时间点两种任务-静息态组合中神经效能与任务表现和焦虑的关联。从中青春期到青春期晚期，神经效能值保持相对稳定（ICC[3,1] = 0.51–0.58）。认知控制任务的神经效能值高于威胁任务。跨任务而言，神经效能与更好的表现（即干扰效应降低）相关，尽管结果并不一致（r = ?0.19, p = 0.26 至 r = ?0.37, p = 0.021）。这些效应未能经受多重检验校正。未发现神经效能与自我/父母报告焦虑之间的关联。总之，该指标表现出中等程度的发育稳定性以及与任务表现的关联。任务特征影响神经效能。鉴于样本量较小，研究结果需谨慎解释。
该研究发表于《Frontiers in Human Neuroscience》，旨在探讨青少年时期神经效能（neural efficiency）的发育稳定性及其跨任务特异性，并考察其与焦虑症状的关联。神经效能是指个体在执行认知任务时，大脑功能网络连接模式与静息态功能网络连接模式之间的相似程度，反映大脑功能架构在应对认知需求时所需的重配置程度。已有研究表明，更高的神经效能与更好的认知表现相关，但该指标是否具有特质样属性、在青春期发育过程中是否保持稳定，以及不同任务特征如何影响神经效能，仍有待厘清。
研究背景方面，既往功能磁共振成像（fMRI）研究结合任务态和静息态数据提取神经效能指标，将其计算为向量化功能连接矩阵间的成对相关性。该指标在儿童及成人样本中与行为、认知和症状存在关联。然而，现有文献存在明显局限：其一，神经效能的时间稳定性，尤其是在青春期这一脑网络快速发育重组阶段，研究尚不充分；其二，任务特征是否影响神经效能水平及其与个体差异的关联，尚未得到系统评估。不同类型任务情境下神经效能的表现是当前亟待解答的科学问题。
为解决上述问题，研究人员利用纵向追踪数据，从中青春期（约16岁）至青春期晚期（约19岁）对同一批被试进行重复测量，评估神经效能在认知控制任务（Flanker任务，中性刺激为主）和威胁相关任务（emotional Dot-probe任务，情绪性面孔刺激）两种任务-静息态组合中的表现差异。研究样本来自一项关于气质性焦虑风险的长效追踪项目，最终纳入95名参与者，共162次扫描会话。
研究采用的主要关键技术方法包括：利用3T磁共振扫描仪采集8分钟多回波静息态fMRI数据以及Flanker和emotional Dot-probe任务态fMRI数据；使用fMRIPrep软件进行数据预处理，采用帧内位移<0.5mm的剔除标准保留足够样本量；提取Schaefer 116区皮层-皮层下时间序列，回归出头动、白质、脑脊液信号及任务事件；计算116×116功能连接矩阵的偏相关系数（partial correlation）作为直接功能连接指标；将任务态与静息态功能连接矩阵的上三角向量化元素进行Pearson相关，得到神经效能值；采用类内系数ICC[3,1]评估时间稳定性，运用配对样本t检验比较任务间差异，使用Pearson相关分析神经效能与任务表现及焦虑的关联，并采用Benjamini-Hochberg法进行错误发现率（FDR）校正。
研究结果部分：
发育稳定性：神经效能表现出中等程度的发育稳定性。Flanker任务-静息态组合ICC=0.51（95% CI [0.20, 0.77]），emotional Dot-probe任务-静息态组合ICC=0.58（95% CI [0.30, 0.81]）。这一结果表明，尽管青春期存在显著的脑网络发育重组，神经效能指标在约三年时间内仍保持中度稳定。
任务差异及与任务表现的关联：在两个时间点上，Flanker任务的神经效能值均显著高于emotional Dot-probe任务（16岁：t(32)=25.97，p<0.001；19岁：t(33)=25.81，p<0.001），提示包含负性情绪刺激的任务更容易偏离内在功能架构组织模式。神经效能与Flanker任务反应时干扰效应（incongruent减congruent条件）呈负相关，16岁时r(41)=-0.31（p=0.042，pFDR=0.20），19岁时呈类似趋势r(41)=-0.27（p=0.0797，pFDR=0.20）。对于emotional Dot-probe任务，16岁时神经效能与威胁偏向指数无显著关联（r(34)=-0.19，p=0.268），但在19岁时显著相关（r(38)=-0.365，p=0.021，pFDR=0.103）。上述效应均未通过多重检验校正。
与焦虑的关联：两种任务-静息态组合在各时间点的神经效能值均与SCARED儿童自评和父母报告焦虑分数无显著关联。
讨论部分综合总结如下：该研究有三项核心发现。第一，认知控制任务的神经效能值高于情绪性威胁任务，但两种任务在中青春期至青春期晚期的神经效能估计值均相对稳定。这一发现扩展了既往关于分布式脑网络中任务不变信号的研究。任务间差异可能源于刺激驱动的情感显著性加工过程比认知控制过程更偏离内在功能组织，但具体何种任务特征导致差异尚不能确定。第二，任务行为与神经效能的关联方向一致但统计显著性存在波动，效应量在未校正时达到传统显著水平，但未通过多重比较校正，提示需要更大样本进行重复验证。第三，神经效能与焦虑症状无显著关联，这与该队列早期时间点数据及既往部分研究一致，也可能反映了个体异质性或样本焦虑分数范围有限。研究人员认为，相似性作为一种粗略的全局指标，将众多连接层面的变化压缩为单一数值，可能仅部分连接变化在特定任务情境下具有行为相关性。鉴于样本量较小，所有发现均需审慎解释。
研究结论：综上所述，研究人员发现了神经效能指标依赖于任务特征的新证据，该指标具有中等程度的发育稳定性，并与任务表现存在关联。然而，鉴于样本量较小，研究结果需谨慎解释。
