该文献为一篇发表在《nature neuroscience》期刊上的科研文章，题目为“Ventral attention network connectivity is linked to cortical maturation and cognitive ability in childhood”（中文译为：腹侧注意网络连接性与儿童时期大脑皮质成熟及认知能力之间的关联）。文章主要探讨了儿童和青少年时期大脑功能网络的成熟过程，尤其是腹侧注意网络（Ventral Attention Network, VAN）在大脑功能分层结构中的作用，以及其与认知能力发展的关系。以下是对此文章的详细综述。
作者团队来自耶鲁大学、新加坡国立大学、巴黎脑脊髓研究所、北京师范大学、罗格斯大学等多所世界知名的研究机构。本研究于2024年8月23日在线发表，并发表于10月刊的《nature neuroscience》期刊。
大脑皮质在儿童和青少年时期经历了一系列重要的功能变化，从以躯体感觉/运动和视觉区域为主的组织框架，逐渐转变为更复杂的、以关联皮层为核心的功能系统。这种转变不仅体现在大脑不同区域的功能连接上，也涉及到整体的网络成熟和认知能力的提升。研究表明，这种网络成熟遵循一定的分层结构，即大脑皮质的组织从低级的感觉和运动区域向支持高级认知功能的关联皮层逐渐发展。本研究通过探讨腹侧注意网络在大脑皮层分层结构中的角色，试图揭示其对儿童和青少年大脑发育及认知能力的影响。
本研究旨在解答以下关键问题：在大脑功能网络的成熟过程中，特定功能网络（如腹侧注意网络）在大脑分层组织中的作用是什么？腹侧注意网络的功能连接性如何与大脑皮层的组织变化及认知能力的发展相关？研究通过对儿童和青少年样本的纵向分析，探讨了腹侧注意网络在不同年龄阶段的连接模式，并分析了其与认知能力之间的关联性。
本研究使用了两个独立的数据集，包括中国的“Color Nest Project（CCNP）”和美国的“Adolescent Brain Cognitive Development（ABCD）”项目的数据，涵盖了从6岁到18岁共378名儿童和青少年的脑成像数据。研究使用了功能磁共振成像（fMRI）技术，结合大脑皮层功能连接分析，探讨了大脑不同区域之间的连接模式及其随年龄的变化。
研究首先生成了儿童（6-12岁）和青少年（12-18岁）的功能连接矩阵，并通过保留每个节点前10%的连接，构建了稀疏的功能连接网络。通过计算每个节点的度中心性（degree centrality），研究者得出了大脑不同区域在儿童和青少年中的连接特征。度中心性反映了某个大脑节点与其他节点的功能连接数量，是衡量大脑网络中节点重要性的一种指标。
为了更好地理解不同年龄阶段的连接模式，研究还计算了儿童和青少年在大脑皮层功能连接相似性上的欧几里德距离。这种分析可以揭示哪些大脑区域在成熟过程中发生了最大变化，并探索这些变化与认知能力之间的关系。
腹侧注意网络的度中心性及其变化：研究发现，无论在儿童还是青少年中，腹侧注意网络的多个区域（包括前脑岛、前扣带回和前中线运动区）表现出高度的度中心性，表明这些区域在大脑网络中占据核心位置。此外，与其他网络相比，腹侧注意网络的连接性在从儿童到青少年的发育过程中发生了显著的变化。
大脑功能连接的分层组织：通过分析大脑功能连接的分层结构，研究发现，儿童的大脑分层结构与青少年和成人有显著不同。儿童的大脑功能组织主要由局部连接主导，而随着年龄增长，长程连接逐渐增加，特别是在关联皮层区域。这一转变与腹侧注意网络的连接性增强密切相关。
腹侧注意网络连接性与认知能力的关系：研究进一步分析了腹侧注意网络的功能连接性与认知能力之间的关联。通过标准化的智力测验，研究者发现，儿童和青少年的智力得分与腹侧注意网络的连接性呈显著负相关。也就是说，腹侧注意网络连接性较低的儿童表现出较高的智力水平，暗示这种网络的过度连接可能会限制认知功能的发展。
腹侧注意网络在大脑功能网络中的关键角色：研究表明，腹侧注意网络在大脑从儿童到青少年过渡时期的功能组织转变中扮演了核心角色。特别是，儿童中低腹侧注意网络连接性与青少年和成人的分层结构相似，这表明腹侧注意网络可能在大脑功能网络的成熟过程中起到了关键作用。
这项研究通过对腹侧注意网络在儿童和青少年大脑发育中的作用进行了深入探讨，为理解大脑功能网络的成熟机制提供了新的见解。研究不仅揭示了特定功能网络在大脑分层组织中的重要性，还阐明了这些网络的成熟如何影响认知能力的发展。通过揭示腹侧注意网络与认知能力之间的负相关性，研究提出了在大脑发育过程中，网络连接的过度或不足都可能影响个体的认知表现。这为未来关于大脑网络成熟与认知功能关系的研究提供了新的方向。
此外，本研究的数据来自多个独立的样本，且使用了不同的成像设备和扫描参数，这增强了研究结果的可靠性和可重复性。通过结合不同国家和文化背景的样本，研究进一步证明了腹侧注意网络在大脑发育过程中的关键作用，并且这种作用在不同种族、文化和环境中具有普遍性。
该研究为揭示大脑皮层的功能组织如何随着年龄的增长而发展提供了新见解，特别是腹侧注意网络在这一过程中扮演的重要角色。研究结果显示，腹侧注意网络连接性的变化与大脑整体网络组织的成熟密切相关，且与认知能力呈现出一定的关联性。这一发现为理解大脑发育中的关键网络提供了重要的科学依据，也为未来关于儿童和青少年大脑发育的研究开辟了新的路径。