综述：神经发育障碍中的皮层区域报告模式：一项功能性近红外光谱研究的系统综述

《Biosensors》：Cortical Region Reporting Patterns in Neurodevelopmental Disorders: A Systematic Review of fNIRS Studies

　　

功能性近红外光谱（fNIRS）是一种便携式、非侵入性工具，用于研究患有神经发育和神经障碍儿童的皮层功能。尽管fNIRS的使用日益增多，但异质性的研究范式和皮层靶点限制了跨疾病比较和共同研究优先领域的确定。本系统综述绘制了2015年1月至2025年12月期间五种主要疾病——孤独症谱系障碍（ASD）、注意缺陷/多动障碍（ADHD）、脑性瘫痪（CP）、缺氧缺血性脑病（HIE）和癫痫（Ep）——的皮层区域和报告模式。对五个数据库的系统检索确定了符合PRISMA 2020标准的72项相关研究，揭示了疾病间的相似性和差异。前额叶皮层（PFC）在所有五种疾病中均被研究（5/5：100%），使其成为最一致被研究的皮层区域。顶叶和颞叶皮层在5种疾病中的4种中被研究（80%）。额叶皮层拥有最多被研究的区域，而颞叶皮层在各疾病间表现出最一致的覆盖（每个区域平均2.25种疾病）。除区域偏好外，疾病特异性模式与其表型一致：ASD中的社会脑网络、ADHD中的前额叶执行系统、CP中的感觉运动变化、HIE中的脑血管监测和Ep中的状态依赖性变化。在各疾病中，研究人员发现了前额叶活动改变、连接中断和代偿性脑反应，支持了更广泛的框架。总之，这些发现将PFC确定为跨诊断fNIRS研究的共享靶点，同时突出了区域覆盖和方法学一致性方面的重要空白。尽管存在方法学差异，fNIRS在识别儿科神经发育和神经障碍中共享和独特的脑模式方面显示出前景。本综述为优先考虑皮层靶点和指导儿科人群未来的标准化fNIRS研究提供了框架。

1. 1.
   引言
   神经发育障碍是一组以大脑发育早期受损为特征的疾病，导致持续的认知、运动和行为障碍。根据症状模式和特征，孤独症谱系障碍（ASD）、注意缺陷/多动障碍（ADHD）、脑性瘫痪（CP）、缺氧缺血性脑病（HIE）和癫痫（Ep）通常被定义为神经发育障碍。然而，最新研究表明，这些诊断疾病在神经水平上持续重叠，这直接挑战了神经发育病理的固定分类框架。依赖基于症状的分类系统可能限制对维度神经特征的适应，这对传统诊断框架构成重大挑战，从而掩盖了跨疾病的共享神经系统和神经生物学过程。最近的神经生理学方法表明，基于连接性的分析（网络连通性映射）和非线性神经生理动力学可以产生关于脑网络组织的补充见解，这也将范围扩展到传统的基于症状的诊断分类之外，从而支持对神经发育和神经障碍的更明智的生物学理解。因此，跨诊断和维度解决方案已成为现代神经科学中越来越有前途的工具，旨在识别超越诊断局限的共享神经基质。在这些参数范围内，识别跨越多种疾病的跨诊断神经生物标志物和神经生理学特征已成为改善早期检测、风险评估和个体化治疗策略的核心目标。功能性近红外光谱（fNIRS）已成为一种有前途的技术，用于检查儿科人群和患有神经发育状况患者的皮层功能。fNIRS提供了一种非侵入性的皮层血流动力学活动的间接测量，可以通过跟踪氧合血红蛋白（HbO）、脱氧血红蛋白（HbR）和总血红蛋白（HbT）在静息和任务导向状态下的变化与神经血管耦合联系起来。鉴于其运动耐受性、便携性以及对婴儿和儿童使用的适用性，fNIRS在检查传统神经成像方法（如功能性磁共振成像（fMRI））难以实施或耐受性差的群体时也被认为非常有用。在过去的10年中，随着分析和仪器的改进，fNIRS的应用已从中心激活映射扩展到分布式皮层网络、系统级组织和功能连接的研究。因此，fNIRS已变得越来越流行，并被视为一种系统级神经成像方法，可以追踪神经发育障碍中的大规模皮层血流动力学。尽管fNIRS文献数量不断增加，但许多研究仍仅关注特定的诊断类别并单独发表，实验任务、感兴趣的皮层区域和分析技术存在显著变化。这种异质性限制了就神经发育障碍中共享与疾病特异性的皮层靶点创建逻辑结论的能力，并且尚未进行区域报告模式的跨疾病系统综合。此外，一些综述通过系统分析多个神经发育条件下的fNIRS结果，已经检查了汇聚的皮层系统和潜在的跨诊断生物标志物。在本系统综述中，研究人员综合了来自ASD、ADHD、CP和HIE的fNIRS数据，以在系统水平描述皮层参与的模式。此外，由于其明确的皮层动力学、神经血管耦合和血流动力学反应，Ep可作为病理生理学比较器，它还为解释脑功能障碍的fNIRS衍生结果提供了信息框架。重要的是，在本综述中，Ep不被视为神经发育障碍，而是作为一个参考条件，提供对皮层重组、偏侧化和网络水平变化的病理生理学理解，有助于解释发育障碍的发现。本系统综述有两个目的：（1）描述2015-2025年间五项儿科神经发育和神经疾病（ASD、ADHD、CP、HIE、Ep）的fNIRS研究中检查的皮层区域，识别普遍报告的区域和疾病特异性的研究优先事项；（2）综合疾病特异性的皮层靶向模式，以表征研究汇聚和疾病特异性的区域焦点。与以往总结单个疾病内fNIRS发现的综述不同，本综述首次提供了多个儿科神经发育和神经疾病之间皮层报告模式的系统比较。据研究所知，这是儿科fNIRS文献中跨疾病皮层报告模式的首次系统综合。通过强调汇聚和分散的区域靶向模式，本系统综述为未来研究人员阐明理想的皮层靶点和推进神经发育脑功能的跨诊断理解提供了一个研究框架。
2. 2.
   材料与方法
   2.1. 检索策略
   本综述根据系统综述和荟萃分析优先报告条目（PRISMA）2020指南进行，以确保方法学的透明度和可重复性。其目标是利用协调的、定性的和系统级的方法综合神经发育和神经障碍中的fNIRS发现。研究选择过程在PRISMA 2020流程图中概述。在包括Web of Science、PubMed、MEDLINE、Scopus和Embase在内的关键电子数据库中进行了彻底的文献检索，包括2015年1月至2025年12月发表的研究。该文献检索遵循已确立的报告实践，其中系统综述总结了新兴领域内的研究趋势、方法学特征和约束。将与fNIRS相关的关键词（如“fNIRS”和“near-infrared spectroscopy”）与发育和神经障碍的诊断术语（包括ASD、ADHD、CP、HIE和Ep）相结合。概念块使用布尔运算符合并，并在需要时应用特定于数据库的主题词。补充检索标准包含精确的检索字符串和完整的检索策略。

2.2. 合格标准

研究被认为符合条件的前提是满足以下标准：（1）使用fNIRS作为主要神经成像技术；（2）招募了确诊患有ASD、ADHD、CP、HIE或Ep的人类受试者；（3）调查了来自基于任务的范式或静息状态的皮层激活和/或功能连接结果。成人和儿科研究，包括观察性、描述性、临床、随机对照、非随机和试点研究，均被考虑。然而，成人Ep研究仅用于比较目的，并不用于推断神经发育轨迹的解释。如果研究特别关注脑干结构或皮层下区域、使用动物或模拟模型、包含综述文章或病例研究，或缺乏可提取的皮层区域信息，则被排除在研究之外。用英文发表的文章被检查并添加到本综述中。

2.3. 研究选择

两名独立的研究评审员（JK和UEH）进行了数据库检索，所有记录都转移到参考文献管理系统，即Rayyan。首先，在广泛筛选之前删除重复项。之后，上述两名评审员使用Rayyan进行标题和摘要筛选，以分类符合全文审查资格的研究。记录被归类为纳入、排除或不清楚。符合初始标准的文章根据预定义的纳入和排除标准进行了严格评估。某些不符合纳入标准的研究在此阶段被排除。在筛选过程中，所有差异和混淆都通过讨论和共识解决。每个阶段识别、筛选、纳入和排除的记录数量在PRISMA 2020流程图中详细说明。

2.4. 数据提取框架

对每项纳入的研究使用预定义的提取系统进行了系统的数据提取。提取的变量包括基本出版物信息（作者、年份、国家）、研究设计、fNIRS系统特征（仪器类型、通道数、波长）、参与者人口统计学（样本量、年龄范围或年龄组和诊断类别）、实验范式（静息态或基于任务）、检查的皮层区域和神经生理学测量（HbO、HbR、HbT和功能连接指标），以及报告效应的方向和半球偏侧化。涉及Ep的研究使用相同的框架进行分析，但分析方式不同，作为病理生理学比较器，而不是纳入神经发育障碍组。

2.5. 数据综合与协调

由于研究之间存在相当大的异质性，包括参与者的年龄、任务范式、fNIRS规格和分析方法，未进行定量荟萃分析。或者，进行了特定的定性和描述性综合。报告的皮层区域被组织成解剖学和功能性系统级类别，以实现跨研究比较和映射。这些系统级类别包括额叶（前额叶）、顶叶、颞叶、枕叶、感觉运动和额顶网络。这种抽象旨在强调fNIRS研究的空间分辨率和报告实践，而不是精确的脑回定位。定性描述符如“最频繁”或“常见报告”用于展示跨研究的重现性，并不意味着定量加权、统计聚合或荟萃分析推断。

2.6. 可视化和跨诊断框架

创建了系统级报告频率表和外侧大脑表面示意图，以设想跨多种疾病检查的皮层区域。这些可视化反映了某些特定皮层系统在疾病中被研究的频率，旨在强调跨诊断汇聚，而不是显示神经生理学效应的大小。在这些可视化中，仅包括Ep以提供关于皮层网络和半球重组的比较框架，并未将其呈现为神经发育疾病。该综合组织在跨诊断框架内，突出显示了在多种疾病中反复检查的皮层区域作为潜在的跨诊断神经靶点，同时也保留了疾病特异性的报告模式和区别。数据被组织成标准化表格，并使用Python（版本3.12）和Matplotlib（版本3.10）进行可视化。研究的详细特征可以在下面疾病特异性部分找到。

1. 3.
   结果
   3.1. 检索结果和研究选择
   系统文献检索在五个电子数据库中确定了2377条记录，通过手动检索和引文追踪确定了另外23条记录。去除重复记录后，对标题和摘要进行相关性筛选。根据预定义的纳入和排除标准进行全文评估后，72项研究符合资格要求并被纳入最终综合。完整的研究选择过程，包括每个阶段排除的原因，在PRISMA 2020流程图中呈现。

3.2. 纳入研究的特征

3.2.1. 按疾病分布

最终数据集由跨越五种神经发育障碍的72项研究组成：ASD（n = 28；38.9%）、ADHD（n = 17；23.6%）、HIE（n = 13；18.1%）、CP（n = 7；9.7%）和Ep（n = 7；9.7%）。在所有疾病中，ASD是被研究最广泛的疾病，代表了超过三分之一的文献。这反映了利用fNIRS方法理解社会认知、语言加工和执行功能缺陷的持续研究兴趣。此外，ADHD是第二最受关注的组，研究主要检查注意力网络、抑制控制和药物干预的效果。相比之下，关于HIE、CP和Ep的研究较少，反映了这些人群独特的临床和方法学挑战，如参与者招募、遵守实验方案以及需要专门的临床环境。HIE研究经常需要在新生儿重症监护室进行持续监测，而CP研究常因运动障碍问题使基本基于任务的范式复杂化。在72项纳入的研究中，有2项检查了多种疾病，并根据其主要诊断重点进行分类。

3.2.2. 时间和地理分布

发表的研究跨度从2015年到2025年，自2018年左右开始发表频率显著增加。这些研究主要包含ADHD和ASD，在整个十年中显示出持续增长。ADHD重点研究逐渐增加，在2019-2020年和2024年左右出现峰值，这与基于任务和静息态范式的更广泛使用相对应。同样，ASD研究在2018年后扩大，展示了对交流、社交和执行系统的更高重视。相比之下，包含CP和HIE的研究有限且不一致，主要反映了以运动功能和损伤为重点的调查以及新生儿和儿科成像的困难。Ep研究相对有限且异质性，通常作为病理生理学比较器而不是主要的神经发育疾病。这种研究分布的不均匀性支持需要系统级跨诊断综合，以便在研究密度存在差异的情况下进行有意义的比较。从地理上看，这些研究来自亚洲、欧洲和北美的15个国家。亚太地区贡献了最大比例，由中国（n = 24；33.3%）和日本（n = 13；18.1%）领先，两者合计占所有纳入出版物的半数以上（51.4%）。北美贡献主要来自美国（n = 15；20.8%）和加拿大（n = 3；4.2%）。欧洲研究分布在几个国家，包括英国（n = 5；6.9%）、德国（n = 2；2.8%），以及法国、爱尔兰、意大利、荷兰、葡萄牙、西班牙和土耳其各1篇（每个n = 1；1.4%）。其他亚洲研究来自新加坡（n = 2；2.8%）和韩国（n = 1；1.4%）。这种地理模式传达了东亚特别是中国和日本的技展和临床研究基础设施，其中fNIRS技术被广泛开发并用于儿科神经成像。亚洲机构的高产出直接符合大规模人口健康倡议和深入研究神经发育障碍的研究资助重点。

3.2.3. 研究设计和样本特征

大多数研究采用病例对照设计，将临床组与典型发育或健康对照组进行比较。这些设计使得能够在多种认知和运动任务中直接比较血流动力学反应。队列设计用于13项研究（18.1%），特别是在HIE文献中，由于新生儿重症监护的性质，纵向监测很常见。随机对照和临床试验仅限于ADHD文献（n = 5；6.9%），表明对药物治疗效果的关注较窄，特别是哌甲酯对注意力和执行功能任务期间前额叶激活的影响。其余研究使用横断面观察设计。样本量在各研究间差异很大，从14到207名参与者不等（中位数=45）。研究ADHD和ASD的研究大多包含较大且更多变的样本量，中位值分别为60和47。然而，CP、HIE和Ep通常涉及较小的队列，中位值分别为26、35和23。这种模式可能反映了疾病患病率、临床可行性和跨疾病招募限制的差异。由于ADHD和ASD是更常见的疾病，具有特定的诊断标准和更大的患者池，这些研究有助于更大的研究样本。相反，HIE和CP由于其较低的频率、需要强化医疗的严重临床表现以及在新生儿、婴儿或患有广泛运动障碍的儿童中的实际困难，带来了独特的挑战。参与者年龄范围在各疾病间差异很大，与典型的发病、诊断和临床病程差异一致。ADHD研究涵盖了儿科（4-18岁）和成人（高达57岁）样本，反映了其终身表现和对发展持续性的兴趣。ASD研究范围从幼儿期到成年期（2-45岁），大多数研究集中在学龄儿童，此时在结构化环境中社会和沟通困难更为明显。CP调查仅限于儿科人群（3-18岁），与运动发育和干预的关键时期一致。HIE研究集中在新生儿和婴儿（0-24个月），与其围产期病因和早期识别的重要性一致。Ep样本包括儿童和成人（5-50岁），反映了癫痫发作的可变年龄和慢性癫痫疾病。

3.2.4. fNIRS仪器和配置

研究使用了各种具有不同通道密度（2-80通道）的fNIRS系统。通道计数随时间变化，在2020年出现明显峰值（80通道），对应于个别研究中报告的高密度全头系统。Hitachi ETG系列设备（ETG-100、ETG-4000、ETG-4100、ETG-7100）是最常用的工具，在约40%的研究中报告。波长对通常为695/830 nm或760/850 nm，而HIE研究主要使用临床脑血氧测定设备（例如INVOS系统），通道数较低（2-20通道），适用于连续的床边监测。

3.2.5. 任务范式和实验方法

研究中所用的任务范式显示出相当大的异质性，反映了每种疾病中受影响的认知和行为领域的差异。ADHD研究使用了各种认知任务，最常见的是go/no-go范式（29%）、stroop任务（12%）、言语流畅性任务（12%）和连续性能任务（12%），以及针对持续注意和反应抑制的任务。此外，ASD研究在任务选择上表现出最大的多样性，社会认知任务（30%）、面孔处理范式（19%）、联合注意任务（15%）和执行功能评估（15%），从而强调了该疾病特有的核心社会语用困难。语言任务（11%）和静息态记录（11%）也常用于ASD研究。相比之下，HIE和CP研究显示了更集中的任务集，显示了它们主要的运动和发育关注点。CP研究主要使用运动任务（57%）和步态/行走评估（29%），直接解决了该疾病的核心运动障碍。同时，HIE研究大量依赖连续监测方法（77%）用于新生儿期脑损伤评估和预后，辅以视觉刺激模式（15%）和静息态记录（8%）。Ep研究集中于癫痫发作检测（50%）、认知任务表现（33%）和言语流畅性任务（17%），针对发作间期和发作期认知功能。总体而言，这些发现强调了fNIRS方法学在神经发育疾病中的显著异质性。研究设计、样本特征和任务范式都紧密针对疾病特异性的临床表现、发展阶段和研究问题。尽管这种专门化产生了独特的临床问题，但它对跨疾病比较和综合提出了挑战，突显了在解释神经发育文献中更广泛的fNIRS参考时考虑背景理想的重要性。

3.3. 跨疾病皮层区域参与

为了能够在疾病之间进行有意义的比较，所选研究中报告的皮层区域根据标准解剖命名法进行了系统组织。本节重点介绍了五种神经发育疾病之间的汇聚和重叠模式。

3.3.1. 前额叶系统中的普遍和广泛汇聚

在调查的五种疾病中，前额叶皮层是唯一在所有疾病类别中都被研究的皮层区域，代表了fNIRS文献中的一个独特的解剖学汇聚点。这种持续的关注强调了前额叶皮层在执行功能、注意力调节、行为控制和认知处理中的核心作用，这些领域在ASD、ADHD、CP、HIE和Ep中普遍受到破坏。在该区域内，评估的亚区包括背外侧前额叶皮层（ASD、ADHD）、内侧前额叶皮层（ASD、ADHD）、腹外侧前额叶皮层（ADHD）以及所有疾病中的一般前额叶皮层。除了前额叶皮层，三个区域表现出广泛的汇聚，在五种疾病中的四种中被检查（4/5；80%）：顶叶皮层（ASD、ADHD、CP、HIE）、中央前回/运动皮层（ASD、ADHD、CP、Ep）和颞叶皮层（ASD、ADHD、HIE、Ep）。这种分布反映了共享的研究优先事项，包括注意力网络（顶叶）、运动系统（中央前回）和语言或社会认知网络（颞叶）。值得注意的是，每个区域都显示出疾病特异性的排除：顶叶皮层未在Ep研究中作为靶点，后者强调癫痫相关网络；运动皮层被排除在HIE研究之外，后者专注于全局损伤评估；颞叶皮层未在CP中进行评估，这与该疾病的主要运动表型一致。重要的是，概念是报告频率而不是效应大小或统计显著性，突出研究焦点而不是神经功能障碍的直接比较。

3.3.2. 中等和有限的汇聚模式

中等汇聚（3/5；60%）见于额下回（ASD、ADHD、Ep）。额下回参与的发现可能反映了对语言加工、反应抑制和认知控制的共享兴趣，而前运动皮层覆盖强调了运动相关障碍中的运动计划和协调缺陷，尽管Ep研究没有关注这一区域。有限汇聚（2/5疾病；40%）检查了运动皮层（CP、HIE）和其他几个区域，包括专门的前额叶细分（背外侧、内侧、额极、额中回在ASD和ADHD中）、颞叶子区域（颞中回和颞上回在ASD和Ep中）、枕叶皮层（ASD和HIE）、感觉区域（中央后回在ASD和Ep中；感觉运动皮层在CP和Ep中）以及顶叶关联区域（缘上回在ASD和ADHD中）。这些模式突出了功能域内的成对一致性：ASD-ADHD在执行功能上的汇聚，ASD-Ep在语言网络上的汇聚，以及CP-Ep在运动相关区域的汇聚表明对运动障碍的重叠兴趣。八个区域仅在单一疾病中被唯一报告（1/5；20%）：角回、额上回和腹外侧前额叶皮层（ADHD）；缘下回、颞上沟、颞顶交界区和视觉关联皮层（ASD）；以及额顶皮层（HIE）。这八个独特区域中有六个在ASD研究中，反映了其对社会感知网络（颞顶交界区、颞上沟）、视觉处理（视觉关联皮层）和后部关联皮层（缘下回）的强调。HIE独特的额顶叶焦点与全局损伤的分布网络评估一致。

3.3.3. 对跨诊断和疾病特异性研究的启示

这些模式支持跨诊断和疾病特异性的视角。所选的fNIRS研究一致强调额叶区域，表明执行和调节网络可能是fNIRS的共同靶点。这种汇聚与证据一致，即前额叶网络支撑着跨疾病受影响的认知控制过程，从ADHD的注意力缺陷到ASD的社会认知障碍、CP的运动计划困难以及与Ep相关的执行功能障碍。前额叶皮层之外的发散，特别是ASD中对后部关联皮层的疾病特异性靶向以及颞叶、顶叶和运动区域的选择性包含，反映了与疾病表型的适当对齐。运动皮层在四种疾病中被检查，仅在HIE中缺失，说明了运动系统的共享兴趣但细致入微的靶向，因为HIE研究优先考虑全局损伤评估而非局灶运动评估。颞叶皮层在四种疾病中被评估，在CP中缺失，而顶叶皮层覆盖在相同疾病中排除了Ep，突出了功能域内的汇聚（语言/社会认知与注意力/感觉运动整合）。这种汇聚发生在功能域内而不是普遍的：语言和社交认知障碍（ASD、ADHD、HIE、Ep）共享颞叶重点，而注意力和感觉运动整合障碍（ASD、ADHD、CP、HIE）共享顶叶重点。在方法学上，对前额叶皮层的普遍关注表明，该区域特别适合作为未来旨在识别共享神经机制的跨诊断fNIRS研究的靶点。在整个研究集中，检查了24个不同的区域，其中33%以有限或疾病特异性的方式被检查。这表明fNIRS研究可以同时捕捉疾病特异性的神经特征和足够的跨疾病重叠，以支持比较和维度分析。这种平衡突显了共享回路（前额叶执行系统）和疾病特异性网络（如ASD后部社会感知系统）可以在统一的神经生物学框架内同时检查。

3.3.4. 解剖学背景和空间解释

系统级模式在解剖学上在图中进行了背景化。表现出最高程度跨疾病重叠的区域主要集中在额叶和额顶叶区域，特别是前额叶皮层和邻近的运动区域。颞叶区域显示出中等的跨疾病汇聚，而后部皮层区域的代表性较低。该大脑示意图表明，疾病间的汇聚在前额叶控制网络中最为明显。相比之下，在后部、感觉运动和关联皮层中，发散更为明显。这种空间模式与跨诊断视角一致，其中额叶系统代表神经发育障碍中共享的研究焦点，而对其他皮层区域的疾病特异性调查反映了发育限制、损伤特征或疾病特异性功能表型的差异。

3.3.5. 癫痫作为比较病理生理学框架的作用

Ep被纳入此跨疾病分析是为了提供皮层网络参与的病理生理学背景。与四种神经发育障碍（ASD、ADHD、CP、HIE）不同，Ep的定义是与癫痫发作活动相关的动态、状态依赖性神经网络重组，而不是由持续的发育变化定义。在这项工作中，Ep研究主要集中在前额叶皮层，检查发作间期期间的执行控制；颞叶皮层，用于语言映射和癫痫灶的定位；以及运动皮层，与癫痫传播通路相关。相比之下，顶叶皮层和后部关联区域，这些在ASD和ADHD研究中经常被调查的区域，在Ep研究中未被一致评估。尽管前额叶和颞叶区域在Ep和神经发育障碍之间存在解剖学重叠，但潜在机制存在显著差异。在ASD和ADHD中观察到的执行功能障碍源于神经回路的发育改变，而在Ep中，它可能源于癫痫相关的破坏或代偿性网络重组。颞叶皮层参与也反映了跨疾病的不同过程：在Ep中，它主要与癫痫传播和手术规划有关，而在ASD和HIE中，它反映了社交沟通障碍和弥漫性皮层损伤。因此，尽管在区域水平上存在空间重叠，但不应得出功能等效的结论。出于这个原因，Ep发现在后续章节的发展轨迹分析中被排除，而是用作解剖学和功能比较器，以阐明相似的皮层区域如何在稳定的发育条件下与动态的癫痫相关病理生理学中的定性不同神经过程中发挥作用。

3.4. 疾病特异性皮层特征

3.4.1. 孤独症谱系障碍

调查ASD的研究揭示了广泛的皮层特征，颞叶、颞顶叶和额下回区域以及额叶区域显著参与。在社会认知、语言和基于交互的范式期间，经常报告社会脑网络的参与改变，包括颞上沟、颞顶交界区和额下回。静息态和超扫描研究进一步确定了 disrupted 半球间连接和减少的人际神经同步，强调 altered 网络协调而不是局灶性功能障碍。总之，ASD发现反映了社会和交流和整合皮层系统的普遍改变。

3.4.2. 注意缺陷/多动障碍

在ADHD研究中，最突出的皮层特征是前额叶执行系统的参与改变。基于任务的研究一致强调了在需要抑制控制和持续注意的范式期间，背外侧和额叶区域的参与，一些研究注意到非典型的半球模式，通常以右侧前额叶激活的改变为特征。侧重于连接的分析揭示了额顶叶和默认模式网络内 disrupted 的组织，表明跨大规模神经系统的低效整合。此外，药理学研究表明，前额叶激活可以通过治疗调节，强调了fNIRS对干预导致的神经变化的敏感性。

3.4.3. 脑性瘫痪

与其他疾病相比，CP的研究主要以感觉运动皮层区域的参与为特征。fNIRS调查通常报告在涉及运动和步态的任务期间，运动和体感皮层中的增加或双侧激活，这通常被解释为早期脑损伤后的代偿性募集。其他发现包括运动网络内减少的半球间连接和在运动任务期间额叶区域升高的募集，表明CP中的运动计划施加了更大的认知需求。总的来说，这些结果强调CP主要由损伤驱动的运动网络重组定义，而不是由执行或社会脑系统的破坏定义。

3.4.4. 缺氧缺血性脑病

HIE研究在其方法学方法和观察到的皮层特征方面与其他疾病不同，主要关注新生儿脑氧合、自动调节过程和神经血管耦合，而不是任务诱发的皮层激活。经常报告的结果包括改变的脑血管调节、半球间氧合不对称和长程连接的中断，反映了与全局脑损伤相关的广泛皮层脆弱性。在较大的婴儿和幸存者中，网络分析证明了广泛的低连接性，短程连接的相对保留，与缺氧缺血损伤后的适应性皮层重组一致。总体而言，这些结果强调了HIE中主要是生理性的而不是任务特异性的皮层特征。

3.4.5. 癫痫

Ep的研究揭示了根据癫痫类型和病灶而变化的异质性的、状态依赖性的皮层参与模式。fNIRS调查经常报告在癫痫发作事件期间额叶和颞叶区域的局灶性血流动力学变化，伴有小儿人群中语言和认知网络内半球组织的改变。与神经发育障碍相比，与Ep相关的皮层变化是动态的和情境特定的，反映了瞬态网络重组而不是持久的发育破坏。因此，Ep发现被纳入作为病理生理学比较器，为解释所选疾病集中的皮层偏侧化和动力学提供了额外的背景。

3.5. 皮层区域报告模式的比较综合

在所研究的疾病中，出现了四个超越个体诊断的皮层特征：（1）前额叶执行系统的参与改变，特别是在高认知需求任务期间背外侧和额叶皮层内（ASD、ADHD、Ep）；（2）大规模网络组织的中断，表现为所有疾病中半球间耦合减少和长程连接减少，而局部连接在损伤相关疾病（CP、HIE）中通常被保留甚至增强；（3）偏离预期年龄相关成熟模式的 atypically 发育轨迹；（4）对侧或相邻区域神经资源的代偿性募集，最显著地在CP、HIE和Ep中观察到。这些跨诊断特征在参与者年龄、实验范式和fNIRS仪器存在实质性变异的情况下是明显的。

1. 4.
   讨论
   总体解释
   对五项儿科疾病（ASD、ADHD、CP、HIE、Ep）的72项fNIRS研究的系统综述揭示了前额叶皮层报告模式的一致性，与研究领域标准（RDoC）框架一致。本综述检查了皮层区域的模式，而不仅仅是激活发现。对前额叶区域的强调与个别研究报告的各种儿科疾病中前额叶激活改变、连接中断和代偿性募集一致。这种模式有几个临床意义。首先，前额叶皮层是所有5种疾病中唯一被检查的区域（5/5；100%），而顶叶和颞叶皮层在5种疾病中的4种中被代表（4/5；80%）。从脑叶分析来看，额叶皮层被研究得最广泛，有29个区域报告，而颞叶皮层在各疾病间表现出最大的一致性（每个区域平均2.25种疾病）。其次，疾病特异性的皮层模式与疾病表型密切相关：ASD研究聚焦于社会脑网络，ADHD聚焦于前额叶执行系统，CP聚焦于感觉运动重组，HIE聚焦于脑血管监测，Ep聚焦于状态依赖性皮层动力学。第三，确定了跨诊断特征，包括前额叶参与改变、大规模连接中断和代偿性神经资源募集。在所有疾病中对前额叶皮层的一致检查强调了其作为在不同发育背景下特别容易受到破坏的晚成熟、整合性神经中枢的作用。作为多个大规模网络（包括执行控制、默认模式和显著性网络）的中心节点，前额叶皮层的功能障碍可以在分布式神经系统中间传播效应。这种汇聚模式表明，前额叶区域可能为旨在揭示儿科神经发育障碍中共享神经机制和维度生物标志物的跨诊断fNIRS研究提供理想靶点。ASD强调颞叶、颞顶叶和额下回区域的分布式皮层特征支持“社会脑假说”模型，超扫描研究显示减少的人际神经同步提供了网络水平的证据。ADHD在注意力任务期间的前额叶集中支持执行功能障碍模型，而药理学研究证明哌甲酯可修饰的激活表明状态依赖性改变。CP的感觉运动焦点与双侧代偿性激活说明了损伤驱动的重组。HIE的脑血管监测揭示了神经血管耦合和半球间不对称的改变，表明对基本脑生理过程的影响。Ep的状态依赖性动力学将其与神经发育疾病区分开来，强调了理解病理生理学中时间动力学和网络状态的重要性。尽管多个疾病中报告了几个皮层区域，但其神经生物学意义根据基础疾病机制而显著不同。额叶皮层参与在ASD和ADHD中分别反映了社会认知和执行控制的改变，而感觉运动区域与CP中的运动网络重组更密切相关。类似地，HIE中的皮层测量主要代表神经血管调节，而Ep中的颞叶和额叶参与反映了皮层网络重组和癫痫相关的功能适应。这些观察结果表明，相似的皮层靶点可能支持不同的神经过程，具体取决于临床背景。然而，一些空白限制了直接的临床转化，因为主要以前额叶区域为重点可能表明方法学的便利性而不是详细的神经机制评估。对更深或后部区域（例如枕叶皮层：7项研究，9.7%）的探索不足突显了这些区域的技术限制。此外，ADHD中的药理学研究说明了fNIRS监测治疗的潜力，因为其便携性允许对神经变化进行重复测量跟踪。尽管如此，在临床应用之前，还需要系统的研究来确定fNIRS检测到的活动与功能结果之间的关系。重要的是，fNIRS的方法学适用性因所研究的皮层系统和实验范式而在疾病间有所不同。在ASD和ADHD中，fNIRS对于监测认知和社会任务期间的前额叶活动特别有利，因为它对自然主义行为范式具有耐受性。然而，由于fNIRS的穿透深度有限和空间分辨率较低，这可能限制深层神经网络评估。相比之下，CP研究受益于康复期间感觉运动皮层功能的重复测量，尽管运动伪影仍然是重大挑战。HIE主要利用fNIRS的便携性进行新生儿脑血流动力学的床边监测，而Ep研究经常将fNIRS与EEG结合以表征皮层血流动力学，尽管对深部致痫网络的敏感性有限。此外，在解释跨疾病的皮层报告模式时，应考虑仪器、探头几何形状、光极配置、波长选择和预处理流程的差异，因为这些方法学变异会显著影响皮层敏感性、空间定位和报告激活模式的可重复性。fNIRS使得研究传统神经成像难以研究的人群和范式成为可能，包括在重症监护的新生儿（HIE）、严重运动障碍儿童（CP）和ASD超扫描中的自然主义社交互动。其便携性实现了用于预后评估的床边监测和能够捕获真实世界脑功能生态任务设计。然而，fNIRS仅限于皮层表面测量，提供的空间分辨率低于fMRI，并且面临显著的标准化问题，包括异构的分析流程、不一致的通道放置、不完整的方法学报告以及对年龄相关头皮到皮层距离考虑的有限。样本量差异很大（14-207；中位数：45），临床复杂人群中较小的队列引起了对统计功效的担忧。由于显著的异质性，本范围综述强调描述性系统级模式而不是定量荟萃分析。文献分布不均，ADHD和ASD的研究多于CP、HIE和Ep。将数据分类为广泛的解剖区域也降低了空间特异性。尽管如此，在不同方法中观察到一致的系统级模式支持了跨诊断框架的有效性。未来的研究应优先考虑标准化任务范式和纵向设计，以更好地描绘儿科疾病中皮层功能的发育轨迹。将fNIRS与其他模态（如EEG或MRI）集成可以改善机制理解，特别是在涉及神经血管或代谢紊乱的疾病中。虽然fNIRS代表了一种有前途的、对儿童友好的评估脑功能的方法，但在系统级指标可以可靠地纳入临床决策之前，还需要额外的验证。
2. 5.
   结论
   本系统综述强调了儿科神经发育和神经疾病中汇聚和疾病特异性的皮层模式。前额叶皮层是唯一在所有疾病中评估的区域，突显了其作为跨诊断靶点的潜力。在72项纳入的研究中，皮层报告模式展示了不同程度的跨疾病汇聚，而疾病特异性的皮层特征反映了特征性表型和研究优先事项。共享的系统级特征支持理解神经发育病理生理学的维度方法。研究人员的发现进一步表明，方法学异质性、不一致的皮层区域报告和疾病间证据分布不均仍然是跨研究比较和解释的主要挑战。通过标准化的采集协议、报告实践和更广泛的皮层覆盖来解决这些局限性，将提高未来fNIRS研究的可重复性和临床效用。尽管存在这些局限性，fNIRS在推进基础神经发育研究和临床应用方面具有巨大前景，通过其可及性、生态效度和捕获自然主义范式的能力，提供了整个童年时期皮层功能的独特见解，而这些是传统神经成像技术难以研究的。