一项脑电研究：孤独症儿童静息态额叶伽马功率是否与语言认知能力有关？
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学术动态
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发布时间：
2026-03-17 14:44
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背景介绍
先前的研究表明，静息态前额叶γ功率与神经典型（neurotypical, NT）儿童和有语言障碍风险的婴幼儿的关键发展结果有关。然而，在被诊断患有孤独症谱系障碍（autism spectrum disorder, ASD）的儿童中，γ波功率是否特别与语言相关，还是与更一般的认知能力相关仍然不明确。基于此研究背景，一篇发表在Journal of Autism and Developmental Disorders期刊上，名为 《Resting Frontal Gamma Power is Associated with Both Expressive Language and Non-verbal Cognitive Abilities in Young Autistic Children》的研究评估了年轻的孤独症儿童与神经典型儿童之间静息前额叶γ功率的差异，并探讨了在年幼的孤独症和神经典型儿童中，静息态额叶γ功率与接受性语言、表达性语言及非语言认知之间的特定关系。
图 1. 论文信息
研究方法
这项研究选取48名孤独症儿童、58名年龄与性别匹配的神经典型发育儿童为研究对象，具体研究流程如下：
1. 诊断与发育评估：通过穆伦早期学习量表（MSEL）评估儿童发育水平，以表达性语言（Expressive Language）、接受性语言（Receptive Language）子量表原始分体现语言发展情况，将视觉接收与精细运动子量表原始分取均值，作为非言语认知（Non-verbal Cognition）得分；
2. 脑电数据采集：采集128通道脑电数据， 500Hz采样率。让儿童安静观看屏保类中性视觉刺激完成脑电记录，最终纳入样本的平均记录时长为156.78秒；
3. 脑电数据处理：把原始脑电数据导入至Matlab，通过批处理脑电自动处理平台（BEAPP，内嵌HAPPE）完成预处理，预处理后，将数据分割为2秒段，用多窗口FFT计算功率谱；选取11个特定电极划定双侧前额感兴趣区域（见图2），计算该区域30-55Hzγ频段各频率的对数功率均值并取整体平均，最后加恒定值2做线性变换，方便解读数据；
4. 统计分析：在R软件中进行多元线性回归分析，先以组别、年龄、性别为预测变量，分析前额γ功率的组间差异；再分别构建回归模型，将前额γ功率、组别、二者交互项作为预测变量，年龄和性别为协变量，探究其与表达性语言、接受性语言、非语言认知原始分的关联；最后在模型中加入非语言认知分数，验证前额γ功率与表达性语言的关联是否能独立存在。
图 2. 脑电电极分布
用于功率分析的双侧额叶感兴趣区域电极以蓝色突出显示
主要结果
采用多元线性回归分析，在控制年龄和性别后，对比孤独症组和神经典型组在原始MSEL表达性语言、接受性语言和非言语认知得分上的差异，诊断组显著预测参与者的表达性语言、接受性语言和非言语认知得分，神经典型组的平均分显著高于孤独症组（见图3）。
图 3 图中展示了孤独症组（红色）和神经典型组（蓝色）两组个体的原始分数，分别对应a表达性语言、b接受性语言和c非语言认知
在控制年龄和性别后，孤独症组和神经典型组在双侧前额感兴趣区域的静息γ功率无显著差异（见图4）。
图 4 孤独症谱系障碍组和神经典型组每个参与者在感兴趣的前额区域的平均γ功率估计值。
静息态额叶γ波功率与表达性语言得分的关联
简单斜率分析揭示，孤独症儿童中降低的前额γ功率与较高的表达性语言得分相关联，但在神经典型儿童中则没有这种关联（见图5a）。
静息态额叶γ波功率与接受性语言得分的关联
前额γ功率、诊断组别以及它们的交互作用并没有显著预测接受性语言。诊断组别和前额γ之间的交互作用显示了一个非显著的趋势，即在孤独症群体中，较低的前额γ功率倾向于指示较低的接受性语言得分（见图5b）。
静息态额叶γ波功率与非言语认知得分的关联
诊断组别和前额γ功率之间的交互作用显著预测了非言语认知分数。简单斜率分析表明，对于孤独症群体，降低的前额γ功率与更高的非言语认知分数显著相关，而神经典型组则没有这种关联（见图5c）。
图 5. 额叶γ功率与诊断分组在（a）表达性语言、（b）接受性语言和（c）非言语认知三方面的交互作用
控制非言语认知条件下静息前额γ功率与表达性语言的关联
回归分析的结果表明，非言语认知得分与表达性语言得分显著相关，即更高的非言语认知与更好的表达性语言结果相关。在控制了非言语认知、年龄和性别的影响后，诊断组别的主要效应、前额γ功率的主要效应，或者诊断组别与前额γ功率之间的交互作用，都没有显著预测表达性语言得分（见图6）。
图 6. 在控制非言语认知能力后，表达性语言与非言语认知能力之间的关联不显著，且该关联强度在孤独症谱系障碍组与神经典型组间无差异
结论与展望
本研究检验了48名孤独症谱系障碍儿童与58名神经典型儿童样本之间，静息态前额叶γ功率与语言和非语言认知能力的关联，发现静息前额叶γ功率在孤独症和典型儿童间无差异。在孤独症儿童中，静息前额叶γ功率降低与更高的表达性语言和非言语认知能力显著相关。
本研究存在几个局限性。第一，研究者的分析是基于两个不同地点进行的，因此数据收集程序并不完全相同。第二，几名参与者的表达性语言原始分数存在天花板效应，可能阻碍评估γ功率与特别强烈的表达性语言表现之间的连续关联。最后，横向研究不允许检查儿童早期γ变化是否预测后来的语言和更广泛的认知结果，需要对更大样本进行纵向研究。
未来研究的有前景方向包括：招募具有不同语言和非言语认知能力特征的神经发育样本；探究语言与非语言认知能力与全脑功率谱之间的关联；在同一样本的孤独症和非孤独症参与者中评估基线γ和诱发γ在认知任务期间的关系。
原文链接
Mukerji, C. E., Wilson, J. S., 3rd, Wilkinson, C. L., Krol, M. A., Nelson, C. A., & Tager-Flusberg, H. (2025). Resting Frontal Gamma Power is Associated with Both Expressive Language and Non-verbal Cognitive Abilities in Young Autistic Children. Journal of autism and developmental disorders, 55(5), 1551–1564.
https://doi.org/10.1007/s10803-024-06308-3
研究团队介绍
本文作者包括Cora E. Mukerji（来自布林莫尔学院心理学系），John S. Wilson III（来自波士顿大学心理与脑科学系），Carol L. Wilkinson（来自波士顿儿童医院，哈佛大学医学院），Manon A. Krol（来自拉德堡德大学医学中心），Charles A. Nelson（来自波士顿儿童医院，哈佛大学医学院），Helen Tager-Flusberg（来自波士顿大学心理与脑科学系）。
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