《Brain Research Bulletin》：Neural Correlates of Cognitive Fatigue in Problematic Smartphone Users: A Task-Based fMRI Study
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摘要：研究人员探讨了问题性智能手机使用（Problematic Smartphone Use, PSU）个体中认知疲劳（Cognitive Fatigue, CF）与脑活动的关系。PSU个体在完成诱发认知疲劳的任务时，表现出更高的腹内侧前额叶皮层（ventro
摘要：研究人员探讨了问题性智能手机使用（Problematic Smartphone Use, PSU）个体中认知疲劳（Cognitive Fatigue, CF）与脑活动的关系。PSU个体在完成诱发认知疲劳的任务时，表现出更高的腹内侧前额叶皮层（ventromedial Prefrontal Cortex, vmPFC）激活，且与较大的认知疲劳程度相关。研究还发现PSU组中vmPFC与左侧额中回（Middle Frontal Gyrus, MFG）之间的功能连接（Functional Connectivity, FC）增强。此外，PSU个体在认知控制与奖赏敏感性相关脑区——伏隔核（Nucleus Accumbens, NAcc）和中扣带回（Mid-Cingulate Cortex, MCC）表现出特异性激活模式。结果表明PSU个体通过招募额外神经资源以维持认知表现，反映了认知疲劳背景下的补偿性认知控制机制。
论文解读：问题性智能手机使用者认知疲劳的任务态fMRI神经相关性研究
该研究由Abdulqawi Alarefi、Shanwen Yao、Chen Yan、Shunshun Cui、Weisheng Huang、Kaijie An、Ahmed Ameen Fateh、Jiajia Zhu及Yongqiang Yu完成，拟发表于《Brain Research Bulletin》。现有文献表明问题性智能手机使用（Problematic Smartphone Use, PSU）可对认知功能产生不良影响，但PSU者在认知疲劳（Cognitive Fatigue, CF）状态下的大脑神经活动机制尚不清楚，尤其缺乏基于任务态功能磁共振成像（task-based functional Magnetic Resonance Imaging, task-based fMRI）的直接证据。研究人员假设PSU个体在应对认知负荷时会表现出前额叶区域（如前扣带回 Anterior Cingulate Cortex, ACC 和腹内侧前额叶皮层 ventromedial Prefrontal Cortex, vmPFC）的神经差异，并通过诱发急性认知疲劳的任务探讨其神经相关性。研究结果显示PSU组在行为表现与对照组相仿的情况下，vmPFC激活显著增强并与CF评分正相关，且vmPFC与左侧额中回（Middle Frontal Gyrus, MFG）功能连接（Functional Connectivity, FC）升高，提示存在补偿性认知控制机制；同时反应时（Reaction Time, RT）与伏隔核（Nucleus Accumbens, NAcc）激活呈负相关、与中扣带回（Mid-Cingulate Cortex, MCC）激活呈正相关。该发现为理解PSU相关的早期认知疲劳神经标记及潜在干预靶点提供了依据。
主要关键技术方法
研究人员从当地社区招募81名健康成人（PSU组39人，非PSU组42人），采用简版智能手机成瘾量表（Smartphone Addiction Scale-Short Version, SAS-SV）分组。所有受试者在完成任务前、后采用视觉模拟量表（Visual Analog Scale, VAS）评估认知疲劳，疲劳差值（后?前）作为CF指标。在3.0 T MRI扫描仪中完成色词Stroop任务与双重1-back（Dual 1-back）任务以诱导认知疲劳，采集血氧水平依赖（Blood-Oxygen-Level-Dependent, BOLD）fMRI数据及高分辨率T1加权结构像。fMRI数据经SPM12预处理（时间层校正、头动校正、配准至蒙特利尔神经学研究所 Montreal Neurological Institute, MNI 空间、平滑）。一阶分析以广义线性模型（General Linear Model, GLM）建模各条件并纳入头动参数为协变量；二阶分析采用双样本t检验比较组间脑激活，并控制年龄、性别、教育年限、Beck抑郁量表 Beck Depression Inventory, BDI、Beck焦虑量表 Beck Anxiety Inventory, BAI 及帧间位移 Frame-Wise Displacement, FD。以vmPFC为种子点进行beta序列相关分析（Beta-series Correlation / Beta-series Connectivity）考察事件相关功能连接。显著性阈值设为体素水平p < 0.001，簇水平p < 0.05（高斯随机场 Gaussian Random Field, GRF 校正）。
研究结果
3.1. Demographic and clinical variables
PSU组SAS-SV、每日手机使用时长、错失恐惧（Fear of Missing Out, FoMo）及非理性拖延得分均显著高于非PSU组，BDI与BAI亦较高。两组任务前后疲劳评分均有显著升高（PSU：t = 4.18, p < 0.000；非PSU：t = 2.70, p = 0.010），但组间CF差值无显著差异；两组RT、准确率及FD无显著差异，提示数据质量可靠且行为表现可比。
3.2. Functional imaging results related to cognitive fatigue tasks
在Stroop与Dual 1-back任务中，PSU组较非PSU组于vmPFC（MNI: ?6, 48, ?6; t = 4.03, k = 96, GRF校正）呈显著更高激活。PSU组vmPFC平均激活值显著高于非PSU组（t = 10.61, p < 0.0001）。在PSU组内控制年龄后，vmPFC激活与CF差值分呈正相关（r = 0.32, p = 0.045），提示认知疲劳越重，vmPFC代偿性投入越大。
3.3. Voxel-based correlation analysis of CF task performance
全脑相关分析显示RT与双侧NAcc激活呈显著负相关（MNI: ?3, 15, ?6; t = ?6.57, k = 73, GRF校正），与双侧MCC激活呈显著正相关（MNI: ?6, ?9, 39; t = 5.15, k = 117, GRF校正）。偏相关分析确认NAcc（r = ?0.422, p < 0.007）及MCC（r = 0.612, p < 0.007）与RT的相关关系，反映奖赏加工减弱与认知控制负荷增加随反应延迟而显现。
3.4. Event-related functional connectivity analysis
以vmPFC为种子点，PSU组较非PSU组显示vmPFC与左侧MFG（MNI: ?46, 32, 29; t = 4.02, k = 251, GRF校正）之间功能连接显著增强（p = 0.025），提示动机—执行控制系统间协调性上调以支持疲劳状态下的任务维持。
讨论与结论翻译
讨论指出vmPFC在PSU组中的高激活及其与CF的正相关符合补偿相关神经回路利用假说（Compensation-Related Utilization of Neural Circuits Hypothesis），即大脑动员额外资源以维持表现，即便主观疲劳感组间无差。此vmPFC超激活在控制抑郁焦虑评分后仍存，说明非单纯情感特质所致，而与PSU相关认知负荷有关。NAcc与MCC的激活模式分别体现奖赏敏感性降低与认知监控负荷升高。增强的vmPFC–MFG功能连接反映动机评估系统与执行控制系统的协同增强，属适应性代偿，但长期可能使PSU个体更易受认知超载影响。研究局限含样本年轻化、任务时长较短、横断面设计不能直证慢性疲劳及ROI相关分析存一定非独立性偏差等，需未来纵向与大样本验证。
结论（Conclustion部分译文）：
本研究表明，PSU受试者在认知要求高的任务期间表现出更强的vmPFC激活及vmPFC与MFG间的功能连接，提示其为在认知疲劳中维持认知功能而启用了补偿性脑过程。尽管行为表现相似，NAcc与MCC等脑区激活差异指示PSU中脑—行为动力学改变，可能代表认知疲劳早期的神经特征。研究结果提示，针对自我调节与动机环路的治疗干预有助于缓解技术密集型环境中的认知疲劳。
