自主神经活动与神经活动在婴儿注意过程中动态耦合

《Communications Biology》：Autonomic and neural activity dynamically couple during infant attention

　　

摘要

发育中的大脑并非孤立地调节注意力，而是与身体的外周信号进行协调。然而，缺乏量化婴儿期神经振荡与自主神经信号之间动态互动的实证研究。在此，我们提供了 3 个月大婴儿在持续注意力任务中皮层活动与副交感神经张力之间实时耦合的首个证据。利用同步脑电图（EEG）和心电图（ECG），我们提取了 theta、alpha 和 beta 频段下呼吸性窦性心律不齐（RSA）和 EEG 活动的连续时间序列。互相关和广义加性混合模型揭示了具有频段和区域特异性的耦合：theta 和 alpha 频段幅度与 RSA 呈正相关，当 RSA 先于神经活动时达到峰值，而 beta 频段幅度表现出反向耦合。耦合在额叶皮层的 theta 频段幅度上最强，并预测了持续注意力的程度。值得注意的是，RSA-神经耦合在持续注意力开始之前立即达到峰值，此时婴儿正在对刺激进行定向。这些发现证实了动态的双向自主神经 - 神经信号调谐，这种调谐从生命的最早几个月起就支撑着注意力的发展。