Brain-X | 儿童脑发育中的影像学标志物

以下文章来源于学科交叉脑 ，作者Brain-X

2023年7月10日，交叉脑科学新刊Brain-X 发表标题为“Functional Magnetic Resonance Imaging Study of Children’s Brain Development in Phonological Processing and Speeded Naming”的研究成果。

图1. 本研究主要结果发现

2-8岁儿童脑发育中的重要性是不可低估的。在这个关键的发育阶段，儿童的大脑经历着快速而显著的变化，对他们未来的认知和行为发展产生着深远的影响。音韵意识和处理能力的发展对所有儿童来说都是基本的技能，对他们参与社会、社交情感发展和教育成功至关重要。

随着儿童和青少年的成长，他们不断提高认知能力，如语义识别和语言处理。一些研究表明，儿童在6个月大开始模仿语音，并从那时开始逐渐发展语言能力，这个过程一直持续到7岁。此外，有证据表明，2岁的儿童大脑控制网络已完全形成。值得注意的是，在青春期，语言发展的异常可能导致多种疾病，包括精神分裂症、抑郁症和焦虑症等。通过使用传统方法评估，对健康发育中儿童大脑皮层发育的纵向研究发现，大脑皮层在不同区域以不同的速度成熟，并且呈现出主要的模块化特征。模块化发展意味着大脑发育的特化和不同部分的功能区域同时发展；然而，这些模块化的部分可能不一定以相同的速度发展。这些数据表明，特定脑区的发育可能作为反映儿童语言能力增长的重要神经标记。因此，通过研究特定脑区与这些区域、年龄和语言能力之间的关系，可以获得关于儿童语言能力发展的重要见解。

发育的影像学标志物的发现，能够为2-8岁儿童在语言能力的脑影像发育上提供一定的证据。基于此，北京理工大学（Beijing Institute of Technology）医学技术学院的唐晓英教授课题组，对2-8岁儿童进行了被动观看的功能磁共振成像（passive viewing fMRI）研究，并进行了体素级别的特征提取。该研究纳入了来自85名儿童的198个被动观看时的fMRI数据。通过计算低频振幅（fALFF）、局部一致性（ReHo）和度中心性（DC），研究团队使用多元线性回归方法，结合年龄、语音意识（PPRS）和快速命名能力（SNRS）这三个特征，发现年龄增长促使右侧额下回三角部（R.IFG triang）到后扣带回（PCC）的低频振幅增加，进而促进了儿童的语音意识发展。此外，年龄增长还引起了后扣带回到右侧额下回三角部的低频振幅增加，从而增强了儿童的快速命名能力。同时，PCC的局部一致性的发展被发现是2-8岁儿童语音意识增长的标志，而右侧额下回三角部的度中心性发展则是2-8岁儿童快速命名能力增长的标志。最后，研究还发现双侧额下回三角部的度中心性功能一致性发展是2-8岁儿童语音意识增长的标志。

图2. fALFF、DC和ReHo之间的连接图。(A)显示了线性回归后fALFF、DC和ReHo与年龄有关的显著区域，并进行了多重比较校正；(B)显示了fALFF、DC和ReHo的显著区域的重叠情况。黄色代表DC和ReHo的重叠区域L.PCUN和L.IFG triang，其中L.PCUN代表左腹前回，L.IFG triang代表左额下回三角部分。绿色代表fALFF和DC的重叠区域R.IFG，R.IFG三角代表右额下回三角部分。红色代表fALFF和ReHo的重叠区域PCC，PCC代表后扣带回。

图3. 儿童大脑激活和语言技能之间的中介关系：来自fALFF、ReHo和DC分析的证据。(A)显示了R.IFG三角的fALFF值和PCC在年龄上的平行调解分析，PPRS；(B)显示了R.IFG三角和PCC在年龄上的平行调解分析，SNRS；(C)显示了R. (D)显示R.IFG triang和PCC在年龄上的链式中介分析，SNRS；(E)显示PCC ReHo值在年龄上的中介分析，PPRS；(F)显示R.IFG triang的DC值在年龄上的并行中介分析，SNRS。

总的来说，该研究发现右侧额下回三角部和后扣带回的多模式发展是2-8岁儿童语音意识和快速命名能力发展的影像学标志物。这些结果为揭示2-8岁儿童语言能力的脑影像发展提供了一定的证据。

课题组博士研究生宋泽雨为该论文第一作者，唐晓英教授、李汉军副研究员及蒋振奇副研究员为共同通讯作者。

参考文献

Zeyu Song, Zhenqi Jiang, Yingwei Fan, Liang Lu, Zhao Zhang, Yifei Wang, Yu Chen, Lifei Liu, Xiaoying Tang, Hanjun Li. Functional magnetic resonance imaging study of children's brain development in phonological processing and speeded naming. Brain-X.2023;1:e20.https://doi.org/10.1002/brx2.20

转自：“解说科研项目”微信公众号

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