多动症儿童认知控制缺陷的神经机制新发现：时空稳定性的关键作用

为探究多动症（ADHD）认知控制缺陷的神经机制，研究人员开展相关研究，发现患者神经活动模式稳定性降低，这为理解该疾病提供新视角。

　　

多动症研究的新征程：探索认知控制缺陷的神经奥秘

在儿童的成长过程中，多动症（Attention Deficit/Hyperactivity Disorder，ADHD）是一种较为常见的神经发育障碍，如同隐藏在孩子成长道路上的 “小怪兽”，影响着全球 5 - 8% 的儿童。患有多动症的孩子，往往难以集中注意力，行为冲动，像小猴子一样坐不住，这些表现不仅让孩子在学习和社交中面临挑战，也让家长和老师十分头疼。

长久以来，科学家们一直致力于揭开多动症的神秘面纱，探索其背后的神经机制。以往大多数研究主要关注平均神经反应，却忽略了时空动态变化，而这恰恰可能是理解多动症的关键所在。就好比研究一片森林，只关注树木的平均高度，却忽略了每棵树在不同季节的生长变化，这样很难全面了解森林的生态系统。在多动症的研究中，抑制性调节涉及主动性控制（proactive control）和反应性控制（reactive control）两个重要过程，但此前很少有研究系统地探究这两个过程中神经机制的时间波动，以及它们与行为波动和临床症状的关系。因此，为了更深入地了解多动症，填补这些知识空白，来自斯坦福大学医学院等机构的研究人员踏上了探索之旅，他们的研究成果发表在《Nature Communications》上。

研究方法：多技术融合解锁神经密码

为了深入探究多动症患者认知控制缺陷的神经机制，研究人员采用了多种先进技术。首先，他们招募了 107 名 9 - 12 岁的儿童，其中包括 53 名多动症儿童和 40 名正常发育（Typically Developing，TD）儿童，让这些孩子参与了一项改良的停止信号任务（Cued Stop - Signal Task，CSST）。在这个任务中，孩子们需要根据不同的提示做出相应的反应，通过这个任务可以分离出主动性控制和反应性控制过程。

同时，研究人员利用功能磁共振成像（Functional Magnetic Resonance Imaging，fMRI）技术，对孩子们在执行任务时的大脑活动进行扫描，捕捉大脑的实时变化。为了更细致地分析大脑的神经反应，他们还运用了表征相似性分析（Representational Similarity Analysis，RSA）和高斯模型等方法。这些技术就像是研究人员手中的 “魔法工具”，帮助他们从不同角度观察大脑的神经活动，分析神经反应的时间变异性和空间稳定性。

研究结果：多动症儿童神经活动的异常密码

1. 行为表现：反应控制较弱且不稳定：研究发现，与正常发育儿童相比，多动症儿童在行为上表现出较差的反应性控制和不太稳定的表现。在测量反应性控制的指标 —— 停止信号反应时间（Stop - Signal Reaction Time，SSRT）上，虽然在 fMRI 样本中两组差异不显著，但在更大的行为样本中，多动症儿童的 SSRT 明显更长。而在主动性控制方面，虽然两组儿童都表现出一定的主动性控制能力，但没有发现显著的组间差异。此外，多动症儿童在行为反应的变异性上更高，这意味着他们的行为表现更不稳定，就像一艘在波涛中航行的小船，难以保持稳定的航线。
2. 神经活动的时间变异性增加：通过对大脑神经反应的时间变异性分析，研究人员发现，多动症儿童在额叶、颞叶和扣带回等多个区域，包括双侧下额叶 gyrus、前辅助运动皮层（pre - Supplementary Motor Area，preSMA）等，试验诱发的神经反应标准差（STD）和峰度（kurtosis）显著高于正常发育儿童，而偏度（skewness）则显著小于正常发育儿童。这表明多动症儿童的神经活动更加不稳定，就像信号在传输过程中受到了干扰，出现了更多的波动和异常值。
3. 神经活动的空间稳定性降低：在空间稳定性方面，多动症儿童在多个脑区，如双侧下额叶 gyrus、preSMA、外侧顶叶皮层等，试验诱发的大脑反应模式的空间稳定性显著低于正常发育儿童。在与主动性控制和反应性控制相关的脑区中，这种差异更为明显。例如，在主动性控制中，正常发育儿童在右侧前岛叶（rAI）等区域表现出较高的空间稳定性，而多动症儿童仅在视觉区域有较弱的表现。这说明多动症儿童在认知控制过程中，大脑区域的激活模式更加分散和不稳定，就像拼图的碎片难以拼凑完整。
4. 神经 - 行为关联减弱：研究人员还发现，在正常发育儿童中，试验诱发的抑制样大脑反应与反应时间（RT）之间存在显著的相关性，这意味着他们能够灵活地招募抑制控制系统来调整反应时间。然而，多动症儿童中这种关联明显减弱，表明他们在动态认知控制过程中存在缺陷，难以根据任务需求有效地调整大脑活动和行为反应。
5. 组内个体间神经反应模式的异质性：进一步研究发现，与正常发育儿童相比，多动症儿童在组内个体间神经反应模式的空间稳定性明显减弱，这意味着多动症儿童在认知控制任务中招募的大脑系统更加多样化和独特。这种神经异质性可能反映了多动症患者在认知和行为表现上的多样性，也解释了为什么在以往的研究中难以找到一致的神经标记来诊断该疾病。

研究结论与意义：照亮多动症研究的新方向

综合以上研究结果，研究人员发现多动症儿童在执行认知控制任务时，大脑关键区域的神经活动在时间和空间上的稳定性都明显降低，这种神经稳定性的破坏可能导致认知控制机制的低效运行，进而影响行为调节。同时，神经变异性的增加与多动症的核心症状，如注意力不集中和多动 / 冲动，密切相关。

这项研究的意义重大，它为理解多动症的神经机制提供了新的视角，揭示了神经活动的时空稳定性在多动症认知控制缺陷中的关键作用。以往的研究往往关注平均神经反应，而这项研究通过聚焦于试验间的神经变异性，让我们更深入地了解了多动症患者大脑的异常活动。这不仅有助于我们构建更精确的多动症抑制控制功能障碍模型，还为开发新的治疗方法提供了潜在的靶点。例如，未来可以针对增强大脑关键区域神经反应的稳定性，开展神经反馈训练等干预措施，有望改善多动症儿童的症状。此外，研究中使用的神经变异性指标，如神经反应的时间变异性和空间稳定性，有可能成为多动症的生物标志物，用于更准确的诊断和评估治疗效果。

然而，研究也存在一些局限性。例如，由于扫描过程中排除了头部运动过多的参与者，可能导致研究样本存在偏差，影响研究结果的普遍性。此外，虽然研究关注了主动性控制，但其他因素，如疲劳和动机，也可能对反应时间产生影响。未来的研究需要进一步扩大样本量，考虑更多的影响因素，以更全面地了解多动症的神经机制。

总的来说，这项研究为多动症的研究开辟了新的道路，让我们对多动症的认识向前迈进了一大步。研究人员的努力就像一束光，照亮了多动症这个复杂疾病的研究领域，为未来更好地治疗和干预多动症带来了新的希望。