头脑

介绍

注意有几个与信息处理有关的功能。它选择环境中的特定事件或对象，并在处理该对象提供的信息时保持对该对象的关注。此外，当注意力集中在一个物体上时，转移到干扰物上的注意力是被抑制的。在整个婴儿期，注意力的这些方面表现出重大的发展变化。

主题

人们认为，婴儿的注意力会随着年龄的增长而变化，同时大脑功能也会发生变化。早期发育阶段的注意力模型是基于人类婴儿的行为发现，结合非人类和人类成人或临床人群的大脑功能变化的发现。^{1 - 7}这些模型中的许多都受到了席勒研究的影响⁸非人类灵长类动物的眼动系统。从出生到两个月大的婴儿，眼球运动主要是由“反射系统”驱动的，这在很大程度上是受影响的原始的大脑区域位于下面的大脑皮层（即：。，皮层下)因此，在婴儿早期，眼球运动和视觉注意力通常是反射性的。在三到六个月大之间，一个自愿的定向网络在功能上变得成熟。该网络包括壁和颞皮层和额叶眼域，它参与了自动将视觉注意力从一个刺激转移到另一个刺激的能力。^{9 - 11}从6个月开始，前注意网络(或执行注意系统)开始发挥作用前额叶皮层和前扣带皮层开始在维持视觉注意的同时抑制注意力转移到干扰物上起重要作用。

问题

传统上，婴儿的视觉注意和大脑发育是通过“标记任务”中的注视时间和眼动跟踪测量来测量的。这些行为任务所涉及的大脑区域已经确定，因此它们可以用来间接研究婴儿和儿童的大脑发育。¹²相反，理查兹和他的同事们^13、14这表明，整合大脑活动的直接生理测量可以更全面地描述注意力的发展。由于伦理和/或实际问题，大多数直接测量大脑皮层活动的主要方法（如正电子发射断层扫描、功能磁共振成像）不能用于人类婴儿参与者。近红外光谱（NIRS）和脑电图（EEG）都可以测量儿童认知任务期间的神经反应。此外，源定位方法允许我们重建记录在头皮上的活动的神经发生器。我们描述了如何应用这些技术来跟踪人类婴儿大脑活动的发展。

研究背景

婴儿的注意力是在实验室中通过观察时间、心率和脑电图(EEG)来测量的。^15-18婴儿的心率在注意力集中期间持续下降，这是由脑干内的活动引起的。¹⁹脑电图描记器通过头皮上的电极测量大脑中产生的电活动。与事件相关电位ERPs是脑电图中对特定事件或任务的时间锁定变化。源定位算法可以用来确定哪些脑区是EEG/ERP电活动的可能来源，或在头皮上测量的近红外血氧水平依赖(BOLD)响应。^{16 - 20}这种方法可以更直接地测量婴儿大脑中与注意力有关的活动。

主要研究问题

这一领域的关键研究问题是大脑的哪些区域与婴儿的注意力有关，这些区域是否在婴儿发育过程中会发生变化，以及是否电生理对注意力的测量与对注意力的行为测量是一致的。最终，所有这些问题都涉及到需要通过关注日益增长的直接神经生理测量领域来更多地了解婴儿时期的大脑行为关系。

最近的研究结果

在婴儿ERP研究中，负性中心(Nc)的成分在显著刺激后更活跃，可能与注意有关。^15,21,22雷诺兹和理查兹¹⁶发现涉及Nc成分的大脑区域位于前额皮质和前扣带。记住，这些区域与执行注意系统有关。Nc分量的振幅随着年龄的增长而增加，这表明婴儿期前额叶皮层中与注意力相关的活动增加。^{15日,23日,24日}这与注意力的自愿控制增加相对应，表明Nc成分可以用于指示大脑中的注意力参与。²⁵婴儿通常更喜欢新奇的刺激，²⁶与熟悉的面孔相比，新面孔的注视时间更长，头部转向陌生面孔的时间更长。²⁷随着刺激的重复，Nc分量的振幅减小。²⁸例如，习惯于某一类面孔的婴儿对新面孔的Nc振幅大于熟悉面孔。²⁹这种对面孔的敏感性与心率定义的注意状态有关。婴儿在心率定义的注意期内观察面孔时比观察物体时显示出更大的Nc振幅，与不注意状态相比，他们在注意状态下总体上显示出更大的Nc振幅。^24,30总之，这些发现表明行为、心率和婴儿注意力的神经相关因素(即ERP和来源)之间的一致性。近年来，脑电图源分析已被应用于不同注意机制的研究^31-33和脸^24,30和语言^34、35这表明该技术作为一种研究神经发育的成像方式的重要性。

研究差距

虽然源分析在婴儿ERP数据中的应用是测量婴儿注意相关脑活动的重要一步，但仍有很大的发展空间。由于结构mri提供了对头部解剖的真实描述，儿科人群的源分析模型正变得更加精确。适合年龄的MRI模板对于准确的源分析研究是必要的³⁶可在神经发育MRI数据库中找到。³⁷这些模板已经成功地用于重建注意任务中的脑电和近红外信号的神经发生器。^{16, 18岁,38岁的33节}应进一步应用这一方法，以便更好地了解注意力的发展变化。此外，必须在设计新的程序以同时测量婴儿注意力的行为和神经关联方面取得进一步进展。在这些研究空白得到解决之前，我们关于婴儿大脑活动和大脑行为关系的知识仍将受到方法论的限制。

结论

关于婴儿期注意力发展的行为研究有着丰富的历史。此外，该领域的几位科学家提出了婴儿大脑发展模型，将婴儿研究的行为发现与动物和成人大脑发展研究相结合。^{1 - 7}虽然许多模型可能准确地描述了婴儿大脑与注意力相关的发育过程，但由于方法上的限制，目前这些模型仍未得到检验。然而，已经取得了重大进展，我们现在知道，通常使用的行为、心率和婴儿注意力的电生理相关因素之间存在一致性。^15日17通过证明前额叶皮层和前扣带皮层区域与婴儿注意力有关，我们在识别与认知发展相关的大脑区域方面迈出了初步的一步。^{16 - 30、31、33}婴儿模板也已经开发出来，这使我们能够从使用成人模板来解释婴儿数据。³⁷新的研究可以专注于细节，如个体变异性和神经分化人群，因为我们有一个坚实的基础。³⁹我们相信，婴儿大脑发育和注意力的研究将继续稳步进展。

影响

婴儿注意研究的主要意义之一与注意缺陷多动障碍(ADHD)有关。据估计，目前约有10%的学龄儿童患有多动症。⁴⁰多动症的症状包括注意力控制能力差、注意力不集中、多动、冲动控制能力差和行为管理问题。有证据表明，ADHD的注意力不集中方面可能与自主定向网络的缺陷有关，而多动症的多动方面可能与执行注意系统功能不良有关。^41,42多动症儿童的皮质厚度发育迟缓⁴²以及执行注意和默认模式网络功能的改变。⁴³这些系统涉及前额叶皮质和前扣带回，在我们对婴儿注意力的研究中，这些区域被认为是注意力相关皮质活动的来源。^16、17注意缺陷多动障碍通常在受影响的孩子上学前并不明显。这些儿童可能会被转介给保健专业人员，因为他们在教室环境中控制行为的问题。对于有患多动症风险的儿童，最好能有一种更早的识别方法。婴儿注意和大脑发育基础研究的前景是潜在的识别婴儿发育的非典型模式，可能预测晚发ADHD。

参考文献

1. 布朗森GW。视觉能力的增长:来自婴儿扫描模式的证据。婴儿研究进展．1997; 11:109 - 142。
2. 幼儿视觉注视的发展与个体差异的神经机制:两种假说。发展回顾.1995；15（2）：97-135.内政部：10.1006/drev.1995.1005
3. BM。人类婴儿视觉注意力的转移:神经科学方法。In: Rovee-Collier C, Lipsitt LP。婴儿研究进展．卷9。新泽西州诺伍德:ABLEX酒吧。公司;1995:163 - 216。
4. 儿童早期视觉注意的发育与皮质成熟。认知神经科学杂志．1990; 2(2): 81 - 95。doi: 10.1162 / jocn.1990.2.2.81
5. 外周刺激的显性定向:正常的发展和潜在的机制。在:Richards JE, ed。注意力的认知神经科学：一个发展的视角. 新泽西州希尔斯代尔：劳伦斯·厄尔鲍姆出版社；1998:51-102.
6. 注意定向。实验心理学季刊．32(1): 1980; 3-25。doi: 10.1080 / 00335558008248231
7. 理查兹我。注意系统的发展。在:De Haan M, Johnson M，编。发展的认知神经科学。纽约，NY:心理学出版社;2002.
8. 一个产生视觉引导的眼跳运动的模型。右图:罗斯·D，多布森·VG，编辑。视觉皮层的模型。纽约州奇切斯特：约翰·威利；1985:62-70。
9. 《认知神经科学:综述》。见:Gazzaniga MS, ed.认知神经科学。马萨诸塞州剑桥:麻省理工学院出版社;1995:615 - 624。
10. Posner MI, Petersen SE。人类大脑的注意力系统。神经科学年刊．1990; 13(1): 25-42。doi: 10.1146 / annurev.ne.13.030190.000325
11. 人类大脑的注意力系统:20年后。神经科学年度回顾。2012年,35(1):73 - 89。doi: 10.1146 / annurev -神经- 062111 - 150525
12. 理查兹我。视觉注意力和大脑的发展。见:德哈恩M，约翰逊MH，编。发展的认知神经科学。纽约，NY:心理学出版社;2003:73 - 98。
13. 理查兹我。大脑和婴儿早期的注意力。在:约翰逊SP, ed。新建构主义:认知发展的新科学．纽约:牛津大学出版社;2010:3-31。
14. 婴儿视觉注意发展的神经模型测试。发展心理生物学。40 2002;(3): 226 - 236。doi: 10.1002 / dev.10029
15. 理查兹我。注意影响婴儿对短暂呈现视觉刺激的识别:一项ERP研究。发展科学．2003; 6(3): 312 - 328。doi: 10.1111 / 1467 - 7687.00287
16. Reynolds GD, Richards JE。婴儿的熟悉、注意和识别记忆 :事件相关电位和皮层源定位研究。发展心理学。41 2005;(4): 598 - 615。0012 - 1649.41.4.598 doi: 10.1037 /
17. Reynolds GD, Courage ML, Richards JE。婴儿注意和视觉偏好:来自行为、事件相关电位和皮层源定位的聚合证据。发展心理学.2010；46（4）：886-904.内政部：10.1037/a0019670
18. Reynolds GD, Richards JE。婴儿认知的皮质源定位。发育神经心理学．2009年,34(3):312 - 329。doi: 10.1080 / 87565640902801890
19. 理查兹·杰，凯西·BJ。人类婴儿持续视觉注意力的发展。In: Campbell BA, Hayne H, Richardson R, eds。婴儿和成人的注意力和信息处理：来自人类和动物研究的观点。新泽西州希尔斯代尔市劳伦斯·厄尔鲍姆；1992:30-60.
20. Lloyd Fox S、Richards JE、Blasi A、Murphy DGM、Elwell CE、Johnson MH。将功能性近红外光谱与婴儿的潜在皮层区域进行联合登记。Neurophotonics.2014；1（2）：025006。内政部：10.1117/1.nph.1.2.025006
21. Courchesne E，Ganz L，Norcia A.婴儿面部事件相关脑电位。儿童发展.1981；52（3）：804-811.内政部：10.2307/1129080
22. 6个月大的婴儿识别母亲的脸:一项神经行为学研究。儿童发展1997年；68（2）：187-210。内政部：10.1111/j.1467-8624.1997。tb01935.x
23. 生命第一年视觉事件相关电位的纵向调查。发展科学．2005; 8(6): 605 - 616。doi: 10.1111 / j.1467-7687.2005.00452.x
24. 孔蒂S，理查兹JE，盖伊MW，谢W，罗伯茨JE。在生命的第一年，大脑对脸部敏感的反应。科学杂志．2020; 211:116602。doi: 10.1016 / j.neuroimage.2020.116602
25. Courage ML，Reynolds GD，Richards JE.婴儿对模式刺激的注意：3至12个月龄的发育变化。儿童发展doi:10.1111/j.1467-8624.2006.00897.x
26. Fantz RL。婴儿的视觉体验:相对于新模式，对熟悉模式的注意力减少。科学.1964；146（3644）：668-670.内政部：10.1126/science.146.3644.668
27. 幼儿面孔注意偏差的发展:一种发展系统的观点。心理学领域。2018; 9:222。doi: 10.3389 / fpsyg.2018.00222
28. Reynolds GD, Richards JE。婴儿视觉注意和刺激重复对物体识别的影响。儿童发展．2019, 90(4): 1027 - 1042。doi: 10.1111 / cdev.12982
29. Dixon KC, Reynolds GD, Romano AC, Roth KC, Stumpe AL, Guy MW, Mosteller SM。婴儿期其他物种面孔的个性化和分类的神经关联。这项研究．2019; 126:27-35。doi: 10.1016 / j.neuropsychologia.2017.09.037
30. Guy MW, Zieber N, Richards JE。婴儿时期专门处理面部信息的皮层发育。儿童发展．2016, 87(5): 1581 - 1600。doi: 10.1111 / cdev.12543
31. 谢伟，马林BM，理查兹JE。脑功能连接的发展及其与婴儿在一岁时持续注意力的关系。发展科学．2019; 22 (1): e12703。doi: 10.1111 / desc.12703
32. 谢伟，理查兹JE。婴儿隐蔽定向、持续注意力与大脑活动的关系。大脑地形图。2017; 30(2): 198 - 219。doi: 10.1007 / s10548 - 016 - 0505 - 3
33. 谢伟，马林BM，理查兹JE。婴儿持续注意的发展及其与脑电图振荡的关系:脑电图和皮质源分析研究。发展科学.2018；21（3）：e12562.doi:10.1111/desc.12562
34. Hämäläinenja，Ortiz Mantilla S，Benasich AA。在6个月大时，事件相关电位的来源定位与年龄相关的磁共振成像上的基音变化对应。科学杂志．2011年,54(3):1910 - 1918。doi: 10.1016 / j.neuroimage.2010.10.016
35. ortizi - mantilla S, Hämäläinen JA, Benasich AA。婴儿ERP产生器到音节的时间过程:使用适合年龄的脑模板的来源定位研究。科学杂志．2012; 59(4): 3275 - 3287。doi: 10.1016 / j.neuroimage.2011.11.048
36. 理查兹我。ERP的真实皮质源模型．未出版的手稿。2006.
37. Richards JE，Xie W.所有年龄段的大脑：从生命周期的角度看婴儿和儿童的结构神经发育。儿童发展与行为研究进展．48:: 1-52。2015;doi: 10.1016 / bs.acdb.2014.11.001
38. 关键词:前额-颞顶叶连接，默认模式网络，fNIRS人脑绘图。2020年,41(10):2717 - 2740。doi: 10.1002 / hbm.24974
39. Noreika V、Georgieva S、Wass S、Leong V.14对婴儿进行社会神经科学和纵向脑电图研究的挑战及其解决方案。婴儿行为和发育。2020;58:101393. 内政部：10.1016/j.infbeh.2019.101393
40. Danielson ML, Bitsko RH, Ghandour RM, Holbrook JR, Kogan MD, Blumberg SJ。2016年美国儿童和青少年中父母报告的adhd诊断和相关治疗的患病率。临床儿童与青少年心理学杂志．2018年,47(2):199 - 212。doi: 10.1080 / 15374416.2017.1417860
41. Aman CJ, Roberts RJ, Pennington BF。注意缺陷多动障碍潜在缺陷的神经心理学检查:额叶与右顶叶理论。发展心理学．1998年,34(5):956 - 969。0012 - 1649.34.5.956 doi: 10.1037 /
42. Shaw P, Eckstrand K, Sharp W, Blumenthal J, Lerch JP, Greenstein D, Clasen L, Evans A, Giedd J, Rapoport JL。注意缺陷/多动障碍的特征是皮层成熟延迟。美国国家科学院院刊。2007; 104(49): 19649 - 19654。doi: 10.1073 / pnas.0707741104
43. 关键词:注意缺陷/多动障碍，静息连接，MRI研究神经心理学评估。2014; 24(1): 3日- 15日。doi: 10.1007 / s11065 - 014 - 9251 - z