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缺陷多动障碍儿童执行功能的功能影像学研究进展

2021-05-07 277 上传者：管理员

摘要：注意缺陷多动障碍（attentiondeficithyperactivitydisorder,ADHD）的核心缺陷为执行功能缺陷，对执行功能的研究为儿童精神障碍的诊断、干预和治疗提供了依据。本文回顾了近年来有关ADHD患儿执行功能的相关理论模型，并归纳了ADHD患儿执行功能的特点及相关的功能磁共振研究，从而深入地明确了执行功能的功能影像学研究在ADHD患儿临床诊治中的意义。

关键词：
儿童神经科
功能磁共振
执行功能
注意缺陷多动障碍
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注意缺陷多动障碍（attentiondeficithyperactivitydisorder,ADHD）是临床最常见的一种儿童神经发育障碍，通常于学龄期起病，也可能延至成年期起病[1]。明显的、与其年龄不相称的注意力不集中、多动和/或冲动行为是ADHD患儿的主要症状表现，患儿常伴有学习困难、社交困难、认知功能障碍、情绪问题和品行障碍等。全球ADHD患儿的患病率约5.6%[2]，男性儿童ADHD的患病率明显要高于女性儿童，男女比例约为4∶1[3]，并呈逐年上升趋势。在我国患病年龄较多集中于6～11岁的儿童与青少年[4,5]。此外，ADHD患儿会伴有严重的社会功能受损，给患儿及其家庭带来沉重的负担，如频发的社会和家庭生活问题、辍学、自尊心受挫、情感发育异常等[1,6]。近年来磁共振成像（magneticresonanceimaging,MRI）技术在精神疾病领域的研究逐渐成熟，脑成像技术用于可视化地测量和分析人类大脑的结构和功能改变。执行功能缺陷为ADHD患者的核心缺陷，本文对近年来ADHD患儿执行功能相关的功能MRI研究进行梳理，从而进一步了解ADHD患儿大脑执行功能的特征及其与疾病症状间的关联。

1、执行功能的概念及模型

1.1执行功能的概念

执行功能是指个体对自身意识及行为进行监督、支配和调节的过程，包含多种高级认知功能，可以促进新行为方式的产生，优化对不熟悉过程的处理方法[7]。执行功能要求个体在需要迅速做出决定时，从浩繁的信息中选择需要的信息，实施最佳的规划、行为及推理等。执行功能包括反应抑制、工作记忆、认知灵活性/转换、流畅性、计划和干扰控制等神经心理过程[6]。1岁前后个体的执行功能开始发展，2～5岁是执行功能发展的关键期，并在学龄前阶段发展最快，约12岁的青少年其前额叶皮质神经网络的执行功能基本接近成人水平，并持续发展至成年期[8]。

1.2执行功能缺陷模型

Sonuga-Barke将工作记忆、持续注意、任务转换等传统的执行功能定义为“冷”执行功能，而将参与情感和动机调节的神经心理过程定义为“热”执行功能。两者的特征依赖于不同的神经通路。有关ADHD执行功能缺陷模型的研究观点从最初认为ADHD仅是单一的“冷”执行功能障碍[9]，逐渐被认为是ADHD患者的“冷”“热”执行功能均存在异常[10,11]，并进一步提出执行功能缺陷是ADHD的核心缺陷。

BARLEY[12]提出的执行功能缺陷模型认为反应抑制的缺陷是ADHD的核心缺陷，患者反应抑制的缺陷导致其执行功能的广泛损伤，从而使得ADHD患者的自我控制和目标行为出现异常，使其在临床症状中表现出可观察到的问题行为。SONUGA-BARKE[13]提出了“双重通路假说”，其中一条通路的神经基础是腹侧、背侧皮质-纹状体回路；另一条通路的神经基础为边缘-腹侧纹状体回路[14]。“双重通路假说”认为ADHD患者的核心认知缺陷是抑制功能缺陷和厌恶延迟缺陷，患者可表现为更容易放弃较丰厚的、延迟性的奖赏而选择一个较小的、即时满足的奖赏。Sonuga-Barke提出的“冷”“热”执行功能的概念与“双重通路假说”相契合。当前广泛被认同的ADHD执行功能缺陷的假说认为ADHD复杂的症状来自于个体发育相关的神经心理基础缺陷，这种执行功能的异常是几乎贯穿所有ADHD患者生命历程的神经心理缺陷[15]。

2、注意缺陷多动障碍患儿执行功能缺陷的功能影像学研究结果

目前ADHD的功能影像学研究涉及了不同的执行功能过程，评估同一执行功能可以采用不同的任务范式，而这些研究存在着大量的异质性研究结果[16]。ADHD患者执行功能的损伤主要表现在反应抑制、工作记忆和任务转换功能中，本文简要回顾相关的功能影像学研究。

2.1反应抑制功能缺陷

以往关于ADHD反应抑制缺陷的研究观点具有一定的争议性。一些研究者认为患者前额叶、额-纹状体网络的激活不足，导致了其反应抑制[17,18,19]。同时也有一些研究结果显示ADHD患者的前额叶活动增加[20,21]，这与额-纹状体激活不足的假说不相符。Go/no-go范式和Stop-signal范式是常被采用的反应抑制的任务范式，ADHD患者在Stop-signal范式中表现出前额皮质、额下回以及背内侧前额叶皮质的激活不足[22,23]。缺乏治疗和较长时间停药会导致患者在运动反应抑制（Go/nogo）任务中左内侧额叶皮质的激活降低，采用哌甲酯治疗后ADHD患者的脑部功能趋于正常[24]。而MUNOZ和EVERLING[25]利用Stop-signal范式研究了神经网络对ADHD组儿童运动反应抑制的中介作用，其研究结果与ADHD前额叶功能不足假说相悖，ADHD组儿童在Stop-signal任务的正确反应过程中，表现出前额叶激活的增加。反应抑制也可以通过反眼动任务在动眼神经系统中进行测量[26]，通过分析发现ADHD组儿童与健康儿童相比，其反应时间更长，反扫视方向错误更多；虽然两组儿童在眼跳网络区域都表现出激活，但ADHD组儿童在准备阶段的背外侧前额叶皮质表现出明显的过度激活[27]，这一结果也并不支持反应抑制缺陷的低激活假说。导致这些不一致的研究结果可能是由于各项研究中研究对象的年龄并不相同，不同年龄儿童的大脑区域的功能活动不同[28]。反应抑制功能受损也与多巴胺异常有关。母亲产前饮酒或吸烟会对多巴胺丰富的大脑区域产生影响，产前被暴露于吸烟环境中的ADHD患儿额叶激活降低，吸烟等危险因素影响了与反应抑制相关的大脑区域的活动，并可能由此增加了抑制行为的问题[29]。

2.2工作记忆功能缺陷

工作记忆是在记忆中瞬时存储和操作信息的能力[9,10]。大量的研究证明额顶网络在工作记忆中起着重要的作用[11]。ADHD患儿在工作记忆的言语存储、执行和视觉空间加工方面存在缺陷[30]。一项随机对照研究发现，服用安慰剂的ADHD患者与对照组相比，在言语工作记忆（N-back）任务中表现出额顶和听觉网络的功能连接增加，执行控制网络内的功能连接降低，而服用哌甲酯治疗的患者大脑功能连接网络趋于正常，并在执行控制网络内的功能连接显著增强[31]。不同亚型的ADHD患者在工作记忆任务中的任务和对照控制状态下的显著差异脑区集中于内侧额下回、扣带回、顶下小叶、中央后回、楔前叶以及小脑等[32]。此外工作记忆的空间定向也依赖于额顶网络的完整性，即额顶回路的功能障碍可能导致了ADHD患者的空间工作记忆缺陷。ADHD患者在α波段（8～12Hz）的去同步化视觉编码任务中的衰减振幅提示了其临床症状和工作记忆的任务表现，即α波段的衰减振幅与枕叶激活和额-顶-枕叶功能连接存在相关，并影响患儿在空间工作记忆中的表现，ADHD患儿空间工作记忆的缺陷表现可能是由自上而下的网络连接异常所致[33]。反馈和奖励对ADHD患儿的视觉空间工作记忆具有交互作用的影响，在包含4项视觉2-back任务中，健康对照组的男性儿童均表现良好，但ADHD组男性儿童只有在获得较大的奖励反馈时才有更好的表现。只有在反馈有效（常与大的奖励有关）的情况下，ADHD患儿双侧额中回的网络活动才会恢复正常，而当反馈小的奖励或当预期的大奖励没有得到反馈时，ADHD组男性儿童的内侧眶额皮质和前脑岛的激活会发生异常改变。这表明外部情境的支持（如较大的奖励）可以使ADHD患儿大脑执行功能区域的活动正常化，从而改善其空间工作记忆[34]。

2.3认知转换功能缺陷

有关ADHD患儿认知转换的功能MRI研究较少。ADHD患儿在认知转换/灵活性的任务中亦会表现出神经心理缺陷和额纹状体功能受损。与健康对照组和强迫患儿组相比，在转化任务中ADHD组儿童表现出右侧下额叶的功能显著受损，以及左侧基底节和扣带回的特异性功能异常[35,36]。与品行障碍的患儿相比，ADHD组儿童在转换任务中的反应明显较慢，功能MRI结果显示ADHD患儿双侧下额叶皮质激活不足[37]。最近的一项全脑功能MRI的meta分析研究表明ADHD患者在认知转换任务中左侧额下回、双侧前脑岛、壳核和苍白球的激活降低[38]。

综上所述，与健康儿童相比，ADHD患儿在反应抑制、工作记忆及认知转换等方面的执行功能存在缺陷，并且与前额叶相关的脑部区域的功能受损最为一致。ADHD是一种具有高度遗传性、多危险因素的神经发育障碍，临床中不同亚型间的执行功能表现亦不相同。考虑到ADHD的发病机制复杂且个体异质性强，今后的研究方向应结合基因组学、神经心理学及神经影像学等不同的学科进行探讨，从而进一步探究ADHD的致病原因，以更好地指导临床的诊治工作。

参考文献：

[4]姜浩,于建博,于涛,等.威海市儿童注意缺陷多动障碍的流行病学调查[J].精神医学杂志,2010(2):116-118.

[5]方敏,杨尧,王西蓉,等.四川省凉山彝族自治州西昌市6~16岁儿童注意缺陷多动障碍的流行病学调查[J/CD].中华妇幼临床医学杂志(电子版),2012,8(6):610-613.

[6]江文庆,杜亚松.破坏性行为障碍儿童青少年执行功能的研究进展[J].中国儿童保健杂志,2012,20(1):45-48.

陈思简,郑毅.注意缺陷多动障碍儿童执行功能的功能影像学研究进展[J].中国医刊,2021,56(05):480-483.