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科学家证明婴儿的大脑灵活性如何出现

认知灵活性是指能够根据外部刺激和不同任务需求而在心理过程之间轻松切换的能力。例如,当我们的大脑正在处理一项任务时,就会出现一种外部刺激,这要求我们改变思维过程以适应这种外部刺激。从一项心理任务转换为另一项心理任务的能力是认知灵活性。这种灵活性可以预测阅读能力,学术成就,对压力的适应能力,创造力以及降低各种神经系统和精神疾病的风险。为了阐明婴儿期早期这一关键认知过程的发展,UNC大学医学院UNC生物医学研究影像中心(BRIC)的研究人员对婴儿进行了大脑影像研究,以检查神经柔韧性的出现,指的是大脑区域改变其角色(或效忠于一个功能网络转移到另一个功能网络)的频率。人们认为神经柔韧性是认知柔韧性的基础。

研究人员在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上发表了他们的工作,研究人员发现,具有较高神经柔韧性的大脑区域似乎与支持成年人认知柔韧性处理的核心大脑区域一致,而控制基本脑功能的大脑区域如作为运动技能,成年人的神经活动能力较弱,这说明婴儿早期功能灵活的大脑的出现。

在这项研究中,作者使用磁共振成像技术对52名典型的在自然睡眠中2岁以下的发育中婴儿进行了多达7次脑活动检查。由BRIC主任,BRIC主任,Dixie Lee Boney Soo神经医学杰出教授以及UNC放射学系基础研究副主席Lin Weli博士领导的研究人员发现,随着整个大脑年龄的增长,神经柔韧性会增加,特别是在控制运动的大脑区域,可能使婴儿学习新的运动技能。随着参与更高层次的认知过程(例如注意力,记忆力和反应抑制)的大脑区域的年龄,神经灵活性也随之增加,这表明随着婴儿逐渐学步,这些功能网络的持续发展。

与年龄相关的神经适应性增加在已经涉及成年人认知适应性的大脑区域最高,这表明认知适应性可能在生命的头两年开始发展。

林说:“这些大脑区域的神经柔韧性可能反映了早期的发育过程,这支持了认知柔韧性的后期出现。”“从本质上讲,我们所想象的是大脑的灵活性为更高层次的认知脑功能的成熟奠定了基础。”

对具有特别高的神经灵活性的大脑区域的其他分析显示,从这些区域到大脑其他部分的连接相对较弱且不稳定,这可能表明这些区域如何在不同的功能网络之间快速切换效忠。相反,在生命的头两年中,涉及视觉功能的大脑区域的神经柔韧性仍然相对较低,这表明这些区域已经成熟。

在三岁和十八个月大时,视觉大脑区域的神经柔韧性较低(即,成熟的大脑成熟度更高)与五岁或六岁时认知和行为评估的较好表现相关。

这些发现为高级大脑功能的发展提供了见识,并可用于预测以后的认知结果。已开发的非侵入性评估神经柔韧性的方法也可以提供一种评估患有神经发育障碍的受试者的新方法。

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