支持幼儿认知重评的神经系统的fMRI研究

《Developmental Cognitive Neuroscience》：Neural systems supporting cognitive reappraisal in young children: An fMRI study

　　

在早期发展阶段，当情绪调节策略使用尚不成熟时，儿童依赖照顾者和其他社会支持人物来定位和引导情绪表征与体验。通过成人支架式（scaffolding）支持，幼儿似乎能够执行甚至复杂的调节策略，如认知重评（cognitive reappraisal）。然而，完成这一过程所涉及的神经认知基础目前尚不清楚。本研究在一项社区样本（N = 148名儿童，平均年龄=6.45岁，标准差=0.92；52.03%为男性；51.4%为非白人）中，使用功能磁共振成像（fMRI）任务，考察了支架式认知重评背后的神经机制。在任务中，儿童在三试次组之前，先听取由主要照顾者或陌生成人（即'陌生人'）提供的简短支架式提示。每组中的每个试次包含一个描述或重评随后呈现图片的故事，随后进行自我报告的情感评分。图片分为负性或中性。与负性描述故事相比，当儿童在支架式重评后观看负性图片时，他们自我报告的负性情感反应更少。在这一对比中，儿童还优先激活了背外侧前额叶皮层（dorsolateral prefrontal cortex, dlPFC）、背侧前扣带回（dorsal anterior cingulate gyrus, dACC）和颞中回（middle temporal gyrus, MTG）区域，复制了在年龄较大样本中观察到的认知重评任务中的激活模式。这些结果代表了早期儿童认知重评神经关联的首批研究之一。它们揭示了早期儿童期的支架式重评可能与在儿童后期和青少年期广泛研究的自我生成认知重评功能相似，从而拓展了研究人员当前对情绪调节发展的理解。

研究背景：情绪调节在早期儿童阶段快速发展，为后续社会、学业和心理健康奠定基础。早期情绪调节主要依赖外部支持（如照顾者），随后逐渐内化。认知重评（cognitive reappraisal）是将事件意义以积极或中性视角重新框定的过程，与适应性结果紧密相关。然而，幼儿期自我生成重评能力有限，但通过成人支架式（scaffolding）支持，幼儿可能实施重评。尽管如此，其神经机制尚不清楚。因此，本研究旨在利用功能磁共振成像（fMRI）探究幼儿支架式认知重评的神经基础。

研究人员在社区样本中（N=148名儿童，平均年龄6.45岁，标准差0.92；52.03%男性；51.4%非白人，来自北卡罗来纳大学教堂山分校的社区招募）开展了一项fMRI研究，采用改编自成人范式的情绪调节任务，纳入照顾者或陌生人提供的支架式提示。研究结果证实支架式重评有效降低负性情感，并激活了背外侧前额叶皮层（dlPFC）、背侧前扣带回（dACC）和颞中回（MTG）等区域，与年长样本的发现一致。该研究提供了幼儿期认知重评神经关联的首批证据，拓展了对情绪调节发展的理解。论文发表在《Developmental Cognitive Neuroscience》。

关键技术方法：①发展适应性fMRI情绪调节任务，包含支架式提示（由照顾者或陌生人录制），随后呈现描述性或重评故事及图片，被试进行“赞”或“踩”情感评分；②样本来自一项大型研究（2018-2024），排除了MRI禁忌症等，最终神经影像样本148名儿童（4.61-9.07岁，51.4%非白人，来自UNC Chapel Hill社区招募）；③使用fMRIPrep进行预处理，FSL和AFNI进行全脑分析，控制年龄、性别、扫描仪等协变量；④采用广义心理生理交互（generalized psychophysiological interaction, gPPI）分析左、右杏仁核与全脑的功能连接。

研究结果：

5.1 行为评分结果：通过线性回归和协方差分析（ANCOVA），比较不同条件下自我报告负性评分百分比。发现负性观看条件（M=0.81）下负性评分显著高于中性条件（M=0.30）、照顾者支架式重评（M=0.43）、陌生人支架式重评（M=0.38）以及合并重评条件（M=0.40）。陌生人支架式重评比照顾者支架式重评产生更少的负性评分（b=0.05, p=.003）。年龄与情绪反应性（负性>中性评分差异）呈正相关（b=0.073, p=.005），但与重评效果（重评>负性）无显著交互（p=.084），也与支架来源无显著交互。

5.2 全脑激活分析：在负性观看相比中性的情绪反应性对比中，儿童显著激活了双侧枕叶、左侧中央前后回、左侧小脑、左侧辅助运动区（supplementary motor area, SMA）、左侧丘脑、左侧后脑岛，并延伸至腹内侧前额叶皮层（ventromedial prefrontal cortex, vmPFC）、右侧额中回、右侧额下回、左侧角回、背侧和膝下前扣带回、双侧杏仁核、双侧楔前叶等区域。中性相比负性观看则激活了右侧中央前后回、双侧颞下回、左侧角回、背侧前扣带回、右侧SMA、左侧后扣带回、左侧额上回、右侧后脑岛、右侧眶额皮层等。在支架式重评相比负性观看（合并照顾者和陌生人）的对比中，儿童激活了双侧枕叶、舌回、梭状回、颞中回、丘脑、海马、前脑岛腹侧、背侧前扣带回、右侧中央前后回、右侧额中回、右侧后脑岛等区域。负性相比重评则激活了左侧中央前后回和右侧小脑。在照顾者相比陌生人支架式重评的对比中，儿童激活了左侧枕叶、双侧杏仁核、左侧缘上回、左侧丘脑；陌生人相比照顾者则激活了楔前叶、右侧角回、右侧颞中回、后扣带回。

5.3 任务相关功能连接：通过gPPI分析，在负性观看相比中性的情绪反应性对比中，左杏仁核与右颞上回的功能连接显著降低。在重评相比负性观看的对比中，左、右杏仁核均未发现显著连接变化。

总结讨论部分：研究证实支架式重评有效下调负性情感，并激活了认知控制网络（如dlPFC、dACC、颞中回），与成人和年长儿童自我生成重评的激活模式相似，表明支架式重评通过相同神经通路支持幼儿情绪调节。未发现年龄对重评效果的显著影响，可能因任务适应性降低了认知负荷。照顾者与陌生人支架的差异表明，照顾者可能通过高唤醒性增强自动调节（如安全信号），但削弱了努力性重评；陌生人则可能促进高阶认知资源调用。情绪反应性激活模式（如杏仁核、dACC、后脑岛）与文献一致，且功能连接降低提示负性刺激下杏仁核与高阶语义加工区域的整合减少。结论翻译：本研究是最早使用fMRI探究幼儿情绪反应性和支架式认知重评神经机制的研究之一。在被动观看负性相比中性刺激时，儿童表现出增强的情绪反应性，并激活了涉及显著性检测、语义加工、评估和认知控制的区域。在提供支架式重评时，他们成功下调负性情感，并招募了认知控制网络区域。在反应性和重评中，幼儿的激活模式与青少年和成人相似。最后，陌生人支持的重评比照顾者支持的重评产生了更成熟的激活模式和更好的重评效果。这些发现为理解认知重评神经系统的发育提供了基础。