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工作记忆（working memory，WM）是一项支持学习与推理的核心执行功能，在儿童早期经历着快速发展。支撑工作记忆的神经激活模式已在成人和儿童中得到广泛研究，研究发现，随着年龄增长，额顶网络（frontoparietal network，FPN）的参与程度不断增加，并且与默认模式网络（default mode network，DMN）之间呈现协调性相互作用。然而，人们对于这些网络间相互作用如何在儿童期发展仍知之甚少，尤其是在视空间领域。本研究考察了在儿童早期进行视空间工作记忆任务时，年龄和任务表现对额顶网络内部有效连接及其与默认模式网络枢纽之间相互作用的影响。研究对120名5—8岁典型发育儿童开展了功能磁共振成像数据采集，受试者完成了包含两种工作记忆负荷水平（0-back和2-back）的视觉n-back任务。研究采用结合参数经验贝叶斯的动态因果建模（Dynamic Causal Modeling，DCM），估计覆盖额顶网络和默认模式网络的8个感兴趣区域之间的有效连接。在行为层面，准确率的年龄相关提升在高负荷条件下最为陡峭，而反应时的年龄相关改善则在低负荷条件下最为明显，这表明在这一年龄阶段，工作记忆容量是一个对任务需求敏感的发展性指标。在网络层面，高负荷条件稳定地调动了额顶网络，而低负荷条件则相对更多地调动了默认模式网络及与情景记忆相关的脑区。基线有效连接主要由顶叶至额叶的驱动以及前扣带皮层中强烈的自抑制所主导。年龄对这一连接架构的影响较为有限，主要涉及不对称的半球间额叶耦合以及减弱的顶叶—扣带回耦合；相比之下，与准确率相关的影响幅度更大，尤其体现在自连接上。准确率更高的儿童在额叶和顶叶额顶网络节点中表现出更高的兴奋性，同时在楔前叶这一默认模式网络枢纽中表现出增强的自抑制，这与神经效率理论相一致：更好的任务表现反映的不是更广泛的网络参与，而是更具选择性的网络参与。任务负荷还以不同方式进一步塑造了连接模式：低负荷引发了广泛的脑区间调节，而高负荷则主要调节自连接，并且年龄和准确率对这种调节的影响随负荷水平不同而呈现出分离模式。这些发现表明，在小学阶段儿童中，相较于年龄，当前任务表现与额顶网络有效连接之间更为显著的差异相关；同时，在这一发展阶段，工作记忆相关的网络参与逐渐变得更加具有选择性，并且更加依赖任务负荷。
2 西瑞士应用科学与艺术大学 HES-SO，日内瓦健康科学学院，日内瓦音乐心智实验室（GEMMI 实验室），日内瓦，瑞士； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本网站搜索该作者
Damien Marie
2 西瑞士应用科学与艺术大学 HES-SO，日内瓦健康科学学院，日内瓦音乐心智实验室（GEMMI 实验室），日内瓦，瑞士； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本网站搜索该作者 Damien Marie 的 ORCID 记录
Gianvito Laera
2 西瑞士应用科学与艺术大学 HES-SO，日内瓦健康科学学院，日内瓦音乐心智实验室（GEMMI 实验室），日内瓦，瑞士； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本网站搜索该作者 Gianvito Laera 的 ORCID 记录
Romain Ceresetti
2 西瑞士应用科学与艺术大学 HES-SO，日内瓦健康科学学院，日内瓦音乐心智实验室（GEMMI 实验室），日内瓦，瑞士； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本网站搜索该作者 Romain Ceresetti 的 ORCID 记录
Alessio Comparini
3 CIBM 生物医学成像中心，日内瓦大学，1211 日内瓦，瑞士。 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本网站搜索该作者
Jonas Richiardi
4 洛桑大学医院与洛桑大学； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本网站搜索该作者 Jonas Richiardi 的 ORCID 记录
Matthias Kliegel
5 日内瓦大学心理学与教育科学学院，瑞士； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本网站搜索该作者 Matthias Kliegel 的 ORCID 记录
Clara E. James
6 西瑞士应用科学与艺术大学 HES-SO 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本网站搜索该作者 Clara E. James 的 ORCID 记录
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工作记忆（WM）是一项支持学习与推理的核心执行功能，在儿童早期经历着快速发展。研究人员已经广泛考察了成人和儿童中支撑工作记忆的神经激活模式，结果显示，随着年龄增长，额顶网络（FPN）的参与程度不断提高，并且与默认模式网络（DMN）之间呈现协调性互动。然而，人们对于这些网络间互动如何在儿童中发展仍知之甚少，尤其是在视空间领域。本研究考察了儿童早期在执行视空间工作记忆任务期间，年龄和任务表现对额顶网络内部有效连接及其与默认模式网络枢纽之间互动的影响。研究人员在 120 名年龄为 5—8 岁、发育正常的儿童执行视觉 n-back 任务期间采集了功能性磁共振成像数据，该任务包含两种工作记忆负荷水平（0-back 和 2-back）。研究采用结合参数经验贝叶斯的动态因果建模（DCM），估计覆盖额顶网络和默认模式网络的 8 个感兴趣区域之间的有效连接。
在行为层面，对于正确率而言，年龄相关的提升在高负荷条件下最为明显；对于反应时间而言，则在低负荷条件下最为明显。这表明，在这一年龄阶段，工作记忆容量是一个对任务需求敏感的发展指标。在网络层面，高负荷条件稳定地调动了额顶网络，而低负荷条件则与默认模式网络及情景记忆相关区域相对更高的参与程度相关。基线有效连接主要表现为从顶叶到额叶的驱动，以及前扣带皮层中强烈的自抑制。年龄相关效应较为有限，涉及不对称的半球间额叶耦合以及减弱的顶叶-扣带回耦合；相比之下，与正确率相关的效应幅度更大，尤其体现在自连接上。正确率更高的儿童在额顶网络的额叶和顶叶节点中表现出更高的兴奋性，同时在作为默认模式网络枢纽的楔前叶中表现出增强的自抑制。这与神经效率理论相一致，即更好的表现反映的是更具选择性的网络参与，而非更广泛的网络整体参与。任务负荷还以不同方式塑造了连接模式：低负荷条件引发了广泛的区域间调节，而高负荷条件主要调节自连接，并且年龄和正确率对这种调节的影响随负荷条件而呈现分化。这些发现表明，在小学阶段儿童中，与当前任务表现相关的额顶网络有效连接差异比与年龄相关的差异更为显著；同时，在这一发展阶段，工作记忆相关的网络参与逐渐变得更加具有选择性，并且更加依赖任务负荷。
利益冲突声明
已声明的资助者信息
瑞士国家科学基金会 214977
版权
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保留所有权利。未经许可不得再利用。
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发布于 2026 年 9 月 25 日。
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额顶网络有效连接支持儿童早期的工作记忆
Carole Guedj
、
Lia Bollinger
、
Damien Marie
、
Gianvito Laera
、
Romain Ceresetti
、
Alessio Comparini
、
Jonas Richiardi
、
Matthias Kliegel
、
Clara E. James
bioRxiv 2026.09.23.753700； doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.23.753700
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、
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、
Clara E. James
bioRxiv 2026.09.23.753700； doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.23.753700
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.23.753700v1?rss=1
🏷️ 工作记忆 额顶网络 有效连接 动态因果建模 儿童认知发展 功能磁共振成像