《Frontiers in Human Neuroscience》：Prefrontal activation and connectivity during verbal fluency in autism Spectrum disorder: an fNIRS study
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**摘要**
**目的**: 自闭症谱系障碍（ASD）儿童认知能力差异背后的神经机制尚不清楚。本研究比较了按全量表智商（FSIQ）分层的ASD亚组之间的皮层激活和脑连接性。
**方法**: 64名ASD儿童根据FSIQ得分分为两组：第1组（n=30，F
**摘要**
**目的**: 自闭症谱系障碍（ASD）儿童认知能力差异背后的神经机制尚不清楚。本研究比较了按全量表智商（FSIQ）分层的ASD亚组之间的皮层激活和脑连接性。
**方法**: 64名ASD儿童根据FSIQ得分分为两组：第1组（n=30，FSIQ≥70）和第2组（n=34，FSIQ<70）。研究人员使用19通道功能性近红外光谱成像（fNIRS）系统，通过监测氧合血红蛋白（Oxy-Hb）浓度变化，评估两组在言语流畅性任务（VFT）期间的皮层激活和功能连接性。比较了组间脑激活和连接性的差异，并检查了皮层激活水平与临床指标（FSIQ、言语产出）之间的相关性。
**结果**: 与第2组相比，第1组在通道1和2 [对应额下回（IFG）] 显示出显著更强的皮层激活（U=212.000，Z=-4.009，FDR校正p<0.001；U=160.000，Z=-4.709，FDR校正p<0.001）。第1组的全局功能连接性也大于第2组（均值=0.586，标准差=0.521 vs 均值=0.413，标准差=0.508）（置换统计量=4.82，FDR校正p<0.001）。此外，通道1（rs=0.304，p<0.05）、2（rs=0.405，p<0.01）和10（rs=0.253，p<0.05）的Oxy-Hb变化与FSIQ得分呈正相关。通道1（rs=0.529，p<0.001）、2（rs=0.569，p<0.001）和10（rs=0.290，p<0.05）的激活也与言语产出显著相关。
**结论**: 研究结果为ASD中认知资源能力与言语执行处理之间的关联提供了神经功能证据。FSIQ较低的ASD儿童在VFT期间表现出较低的前额叶激活和较低的功能连接性，特别是在IFG、额极皮层（FPC）和背外侧前额叶皮层（DLPFC）内。这些结果强调了fNIRS在描绘ASD内不同神经认知特征方面的实用性，并突出了IFG作为神经活动与认知能力和语言输出均相关的关键区域，为基于机制的干预策略提供了潜在靶点。
**自闭症谱系障碍言语流畅性任务中前额叶激活与连接性的fNIRS研究解读**
**研究背景与问题**
自闭症谱系障碍（ASD）是一种高度异质性的神经发育障碍，约30%–50%的ASD个体合并智力障碍，导致认知和语言能力的显著差异。言语流畅性（verbal fluency）整合了词汇检索与推理能力，是社交适应的核心能力，但其背后的神经机制在不同认知能力（通常以全量表智商FSIQ衡量）的ASD儿童中尚不清楚。现有神经影像研究提示ASD在执行功能任务中存在前额叶-顶叶连接性降低和前额叶激活异常，但缺乏针对认知能力分层后的系统比较。功能性近红外光谱成像（fNIRS）因其高时间分辨率和对运动伪影的耐受性，适合用于儿童言语流畅性任务（VFT）的脑功能研究。本研究旨在通过多通道fNIRS，比较FSIQ≥70与FSIQ<70的ASD儿童在VFT期间的前额叶激活和网络连接性差异，并探讨这些神经指标与认知能力（FSIQ）及行为表现（言语产出）的相关性，以揭示言语执行处理中的神经功能特征。
**主要关键技术方法**
研究人员采用19通道fNIRS系统（NirSmart-6000A，中国），以730 nm和850 nm波长、11 Hz采样率采集前额叶皮层血氧信号。受试者来自陕西省康复医院住院部（2024年4月至2025年3月招募），共64名ASD儿童（6–12岁），根据韦氏儿童智力量表第四版（WISC-IV）测得的FSIQ分为两组：FSIQ≥70组（n=30）和FSIQ<70组（n=34）。言语流畅性任务（VFT）采用汉字组词范式（提示字“白”“北”“大”），每个提示字呈现20秒，总任务期60秒，前后基线期各30秒和60秒。数据分析采用带通滤波（0.01–0.20 Hz）、全局信号回归去除生理噪声，使用修正的比尔-朗伯定律计算氧合血红蛋白（Oxy-Hb）浓度变化，并以Oxy-Hb作为主要指标。组间激活比较采用Mann–Whitney U检验，功能连接性基于Pearson相关系数经Fisher’s z转换后使用置换检验，多重比较采用Benjamini–Hochberg FDR校正。
**研究结果**
**基本特征与行为表现**
两组在年龄、性别和主要照顾者方面无显著差异。FSIQ≥70组（均值82.10，标准差12.19）与FSIQ<70组（均值51.88，标准差8.28）的FSIQ差异显著（p<0.001）。VFT行为表现上，FSIQ≥70组每分钟正确词汇数（均值5.23，标准差0.97）显著高于FSIQ<70组（均值1.62，标准差0.74）（U=2.000，p<0.001）。
**平均Oxy-Hb变化**
通过19通道fNIRS监测，FSIQ≥70组在多个通道的Oxy-Hb波形呈现规则尖峰，任务后恢复基线；而FSIQ<70组波形不规则，峰值不典型。组间比较显示，FSIQ≥70组在通道1和2（对应额下回IFG）的Oxy-Hb激活显著强于FSIQ<70组（FDR校正p均<0.001）。脱氧血红蛋白（Deoxy-Hb）在通道3和10存在显著组间差异（FDR校正p<0.05），但多数通道无显著差异。
**功能连接性**
FSIQ≥70组的全局通道间功能连接强度（均值0.586，标准差0.521）显著高于FSIQ<70组（均值0.413，标准差0.508）（置换统计量=4.82，FDR校正p<0.001）。具体而言，7对通道（3-15、4-15、5-9、8-18、9-15、11-17、15-17）在FSIQ≥70组中连接性显著更强（FDR校正p均<0.05），其中通道15（对应额极皮层FPC）出现频率最高。
**与临床特征的相关性**
Spearman相关分析显示，FSIQ与通道1（rs=0.304，p<0.05）、2（rs=0.405，p<0.01）和10（rs=0.253，p<0.05）的Oxy-Hb激活呈正相关。言语产出（每分钟正确词汇数）与通道1（rs=0.529，p<0.001）、2（rs=0.569，p<0.001）和10（rs=0.290，p<0.05）的Oxy-Hb激活也呈显著正相关。此外，FSIQ与多个通道的Deoxy-Hb激活呈负相关（如通道3、7、10），提示更高智商与更典型的神经血管耦合模式相关。
**讨论与结论总结**
讨论部分指出，低FSIQ组在额下回（IFG）的激活减弱，反映了词汇检索和反应抑制效率的低下，而高FSIQ组更强的IFG激活表明更有效的认知资源招募。功能连接性分析显示，低FSIQ组存在多灶性低连接，特别是涉及额极皮层（FPC）的通道对，提示认知灵活性及前额叶亚区协调能力受损。IFG（特别是三角部PT）的激活与FSIQ和言语产出均相关，表明其是言语执行整合的关键区域。研究人员认为，这些发现支持了ASD中的“低连接性”假说，并提供了fNIRS作为评估ASD言语执行特征的实用工具的证据。
**研究结论翻译**
综上所述，这项fNIRS研究揭示了按认知能力分层的ASD儿童在言语流畅性任务中的不同神经功能特征。与FSIQ较高（≥70）的儿童相比，FSIQ较低的儿童在与语言处理关键相关的前额叶区域——特别是支持词汇-句法整合的额下回（IFG）和参与执行调节的背外侧前额叶皮层（DLPFC）——表现出显著较低的激活和受损的功能连接性。这些结果表明，ASD中的言语流畅性困难可能源于前额叶认知-语言网络内的神经协调效率低下，涵盖了额下回（用于词汇-句法过程）和背外侧前额叶皮层（用于执行调节）。研究结果为理解ASD中的个体差异提供了神经功能框架，并可能为基于生物标志物、机制导向的干预措施开发提供信息。
