“冷”/“熱”執行功能缺陷影響ADHD兒童核心癥狀的作用機制*

王雪珂 馮廷勇

“冷”/“熱”執行功能缺陷影響ADHD兒童核心癥狀的作用機制*

王雪珂 馮廷勇

(西南大學心理學部, 重慶 400715)

注意缺陷多動障礙(ADHD)是一種以注意缺陷和(或)多動、沖動為核心癥狀的神經發育障礙, 與前額葉發育異常所致的執行功能缺陷密切相關。基于此, 從神經?認知?行為的發展途徑提出執行功能缺陷可能是認知層面上導致ADHD核心癥狀的發病機理, 其中與背側前額葉相關的“冷”執行功能缺陷可能是導致注意缺陷核心癥狀的主導因素, 而與腹內側前額葉相關的“熱”執行功能缺陷可能是導致多動、沖動核心癥狀的主導因素。一方面, “冷”執行功能缺陷主要引起工作記憶表征維持失敗、抑制控制能力不足、認知轉換困難等方面, 這些缺陷進一步導致了個體在注意持續、注意選擇和注意轉移上受到限制; 另一方面, “熱”執行功能缺陷則帶來厭惡延遲、獎賞加工異常、動機失調等問題, 使得個體行為抑制失敗, 更容易做出沖動性選擇, 從而表現出多動、沖動等核心癥狀。未來研究應進一步檢驗和完善“冷”、“熱”執行功能缺陷影響ADHD核心癥狀的理論模型以及從認知神經層面上提供更多的實證證據, 同時還需從生態層面考察“冷”和“熱”執行功能缺陷對ADHD核心癥狀的交互影響, 并基于執行功能開發對ADHD核心癥狀具有個性化、精準化、長效化的干預方案。

注意缺陷多動障礙, 執行功能缺陷, 核心癥狀, 前額葉皮層, 作用機制

1 引言

注意缺陷多動障礙(Attention-Deficit/ Hyperactivity Disorder, ADHD)是源于兒童期的一種神經發育障礙, 其主要特征是與發育水平不相稱的注意缺陷和(或)沖動多動, 并伴有學習或社交等單一或多個功能損害(American Psychiatric Association, 2013)。全球兒童患病率高達7.2% (Sayal et al., 2018; Wolraich et al., 2019), 而我國最新ADHD患病率為6.4% (Li et al., 2022), 其中50.9%的ADHD兒童癥狀可持續至成年期(Agnew-Blais et al., 2016; Franke et al., 2018; 李廷玉等, 2020; Sibley et al., 2016), 所帶來的危害涉及生命全周期(Faraone et al., 2015; Forte et al., 2019; Nigg et al., 2020; Retz et al., 2021)。執行功能缺陷被看作是ADHD的主要認知缺陷 (Kofler et al., 2019; Silverstein et al., 2020), 它不僅是預測疾病發展、評估診斷和干預治療的敏感指標, 也是阻礙ADHD兒童學習能力和社會適應的主要因素。ADHD的病因與發病機制至今尚不明確, 但越來越多研究指出ADHD核心癥狀與其腦結構/ 功能連接異常密切相關(Faraone et al., 2021; Hoogman et al., 2017)。然而神經異常導致ADHD兒童核心癥狀背后的潛在心理機制尚不清楚(Hinshaw, 2018; Mueller et al., 2017; Sonuga-Barke et al., 2022), 尤其是與前額葉異常發育有關的執行功能缺陷作為ADHD的基本認知缺陷和內表型, 是如何影響ADHD不同核心癥狀產生的。因此, 從執行功能缺陷的角度探究ADHD兒童發病機理, 并試圖搭建ADHD兒童神經發育異常與核心癥狀之間的認知橋梁, 對于該疾病的早期識別、診斷及如何有效地臨床干預具有重要的科學價值和實踐意義。

基于大腦前額葉功能差異, 執行功能可分為“冷”、“熱”兩個不同成分(Zelazo & Carlson, 2012; Zelazo & Müller, 2012)。其中, “冷”執行功能主要涉及背外側前額葉、腹外側前額葉等腦區功能, 以相對抽象、去情境化的純認知加工為主, 包括工作記憶、抑制控制、認知靈活性等子成分; “熱”執行功能則指在高度情感/動機卷入下的認知加工, 包括延遲滿足、情感決策等能力, 與腹內側前額葉、眶額葉等腦區活動有關(Antonini et al., 2015; Crone & Steinbeis, 2017; Zelazo & Carlson, 2012)。ADHD的雙通道模型理論(The Dual-Pathway Model)提出了導致ADHD病因的兩條獨立通道, 包括與多巴胺系統的中央?皮層分支相關的認知控制通道, 以及與獎賞回路的中央?邊緣多巴胺分支相關的動機發展通道(Sonuga-Barke, 2002; Sonuga-Barke, 2003; Shen et al., 2020)。雖然該理論尚未明確表述執行功能缺陷與ADHD不同核心癥狀之間的關系, 但它為從“冷”、“熱”執行功能缺陷角度思考ADHD兩大核心癥狀的發病機理提供了很好的啟示。并且進一步研究證據發現, ADHD兒童的注意缺陷核心癥狀更多源于“冷”執行功能缺陷, 多動沖動則主要與“熱”執行功能缺陷有關(Castellanos & Aoki, 2016; Shakehnia et al., 2021)。也就是說, “冷”、“熱”執行功能缺陷可能是導致ADHD兩大核心癥狀的獨立途徑, 并帶來不同的行為表現和發展結果(Landis et al., 2021; Mueller et al., 2017; Pauli-Pott et al., 2019)。此外, 從發展性精神病理學(The Developmental Psychopathology)視角來看, ADHD是一種神經發育障礙, 在遺傳與環境的相互作用下其早期神經發育進程受阻, 從而導致個體認知能力存在缺陷或不足, 這些缺陷或不足又會進一步增加ADHD兒童患病風險, 包括出現核心癥狀等異常行為表現(McLaughlin, 2016; Zelazo, 2020)?？梢? 執行功能缺陷可能是神經發育異常導致ADHD核心癥狀背后的認知機制。因此, 有必要從神經?認知?行為多層面的視角出發, 深入探索“冷”、“熱”執行功能缺陷對ADHD兒童兩大核心癥狀的影響及其作用機制, 以進一步探明ADHD的本質和發病機理, 為個性化精準干預提供循證依據。

近年來, 執行功能缺陷與ADHD核心癥狀之間相關性的研究已取得迅速發展(Groves et al., 2022; Karalunas et al., 2021; Kofler et al., 2019; Shakehnia et al., 2021; Silverstein et al., 2020)。然而, 關于執行功能缺陷影響ADHD不同核心癥狀的具體作用機制目前仍缺乏全面和深入的分析與討論?；诖? 本文以“冷”、“熱”執行功能為主線, 首先試圖解釋執行功能缺陷可能是認知層面上導致ADHD核心癥狀的發病機理; 其次, 圍繞執行功能缺陷為何影響ADHD兒童兩大核心癥狀展開討論; 然后, 重點闡述了“冷”、“熱”執行功能各子成分缺陷影響ADHD兒童兩大核心癥狀可能存在的作用機制; 最后, 對執行功能缺陷與ADHD核心癥狀之間關系的未來研究方向進行了展望。

2 執行功能缺陷是ADHD兒童的行為特點還是發病機理？

執行功能指的是自上而下地協調和控制個體思想、行為和情緒, 以實現目標導向的一系列高級認知過程(Diamond, 2013; Zelazo, 2015)。有力證據表明, 執行功能缺陷在ADHD群體中普遍存在著, 且可作為臨床診斷標準之一(Barkley, 1997; Faraone et al., 2015; Kofler et al., 2019; Nigg et al., 2020)。目前關于ADHD執行功能缺陷的研究大都聚焦于行為特點或發展規律, 或將執行功能缺陷看作是ADHD核心癥狀的外在行為表現, 而忽視了執行功能缺陷在ADHD發育進程中的關鍵作用。尤其是在解釋ADHD核心癥狀出現時, 執行功能缺陷是ADHD兒童的行為特點還是發病機理目前仍不清楚。美國國立心理健康研究所倡議的RDoC (Research Domain Criteria, 研究領域標準), 通過整合多個學科領域(如遺傳學、神經科學和心理行為等), 試圖提供一個更全面的框架來理解精神類疾病在心理或神經生物學系統(而不僅基于行為癥狀)中的發病機理。因此, 想要全面系統地解釋ADHD核心癥狀及探索其發病機理時, 理應考慮到RDoC框架, 并結合神經、認知和行為等多個層面。

具體而言, 《精神疾病診斷與統計手冊》第五版(The Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorder, DSM-5)中明確指出ADHD是一種神經發育性疾病, 且在大腦結構和功能連接上均存在異常(Cortese et al., 2021; Hoogman et al., 2019; Hoogman, 2020; Thapar et al., 2017)。尤其是ADHD兒童在前額葉皮層上的發育延遲或不足, 不僅是導致核心癥狀出現的生理基礎, 還與執行功能缺陷密切相關(Shaw et al., 2011; Shaw et al., 2013; Yasumura et al., 2019)。元分析研究發現, ADHD患者在執行功能任務下(包括Stop-Signal、Go/No-Go、Stroop和N-back等任務范式)的額葉區域均表現出持續的異常激活狀態(Hart et al., 2013; Lukito et al., 2020; Norman et al., 2016)。除了前額葉的腦結構與功能異常外, 腦網絡功能異常也是ADHD兒童核心癥狀的一個強有力的影響因素(Cai et al., 2018; Sripada et al., 2014)。其中, 以前額葉為中心的執行控制網絡以及其功能連接在ADHD患者中總體呈現減弱的特征, 并與注意不集中等核心癥狀的嚴重程度顯著相關(Cai et al., 2021; Ryan et al., 2022)。從神經基礎層面來看, ADHD兒童核心癥狀是由大腦結構和功能的異常變化所引起的, 尤其是與執行功能相關的前額葉皮層和執行控制網絡功能的異常。同時, 執行功能作為一種底層認知能力, 自上而下地參與、指導或協調其他認知過程, 并在未來的學業表現、有意行為和社會適應等方面均起到決定性的作用(Spiegel et al., 2021; Zelazo, 2015)。執行功能的發展不足或缺陷, 不僅直接導致個體在日常生活中的異常表現, 帶來注意不集中、過度活動、沖動等異常行為的出現; 若不加以干預, 這種不足或缺陷還會隨著成長反過來影響個體的大腦結構發育與功能可塑性, 從而強化神經層面的異常, 進一步加劇ADHD兒童核心癥狀等異常行為的表現。因此, 這些神經和認知層面上的證據表明, ADHD是一種神經發育障礙, 尤其表現在與執行功能相關的前額葉皮層發育延遲和執行控制網絡的功能連接異常, 這使得個體在執行功能上發展不足(認知缺陷), 進而導致注意缺陷和(或)多動沖動核心癥狀等異常行為表現的出現。

結合圖1來看, 從神經異常到認知缺陷再到行為特點這一發展途徑的視角可得, 執行功能缺陷可能是神經異常導致ADHD核心癥狀背后的認知機制, 并在神經發育異常與核心癥狀之間起到認知橋梁作用?？傊? 本文遵循RDoC框架并結合發展性精神病理學的發展途徑推斷出, 執行功能缺陷不僅是ADHD兒童的行為特點, 更重要的可能是認知層面上導致ADHD核心癥狀出現的發病機理。那么為什么執行功能缺陷能夠影響ADHD核心癥狀, 以及“冷”、“熱”執行功能成分是否影響不同的核心癥狀呢？下面將圍繞執行功能缺陷如何影響ADHD兒童不同核心癥狀展開討論。

3 “冷”、“熱”執行功能缺陷對ADHD不同核心癥狀的影響

ADHD兒童的主要核心癥狀包括注意缺陷和多動沖動(DSM-5, APA, 2013)。其中, 注意缺陷的異常行為表現通常為難以保持注意集中、粗心大意、行為渙散、缺乏組織性等, 具體體現在注意不集中、注意易受干擾、注意難以轉移、注意廣度縮小等注意問題上; 多動沖動的異常行為表現通常為坐立不安、一刻不停地活動、難以等待、干涉他人活動等, 具體體現在難以抑制行為、過度的活動、追求及時獎賞、情緒失調等行為和情緒問題上(見表1)。為解釋ADHD兒童所存在的這些異常行為表現, 雙通道模型理論提出了導致ADHD病因的兩條獨立通路, 包括認知控制通路和動機發展通路(Sonuga-Barke, 2002)。一方面, 與前額葉皮層?紋狀體等背側執行回路相關的抑制控制不足導致ADHD兒童在認知和行為上的失調; 另一方面, 與眶額皮質?紋狀體等腹側獎賞回路相關的延遲滿足能力的缺陷使得ADHD兒童存在動機上的失調(Shen et al., 2020; Zhu et al., 2018)。盡管雙通道模型理論尚未明確表述執行功能缺陷與ADHD不同核心癥狀之間的關系, 但后續研究者普遍認為雙通道模型的兩條通路與執行功能的“冷”、“熱”不同成分缺陷密切相關, 且具有一定對應性。其中“冷”執行功能缺陷對應的是認知控制通路, “熱”執行功能缺陷則對應的是動機發展通路(Geurts et al., 2006; Jiang et al., 2018; 張微等, 2010)。由此, ADHD兒童異常行為表現的出現暗示了其相關認知能力的受損, 尤其是“冷”、“熱”執行功能缺陷。

圖1 影響ADHD核心癥狀的神經?認知?行為發展途徑圖

表1 ADHD兒童不同核心癥狀的異常行為表現及主要執行功能缺陷

那么為什么執行功能缺陷能夠影響ADHD不同核心癥狀呢？為解答這個問題, 可以從神經基礎和認知層面分析“冷”、“熱”執行功能缺陷對ADHD不同核心癥狀的影響。首先, “冷”執行功能涉及的腦區包括背外側前額葉、腹外側前額葉、背側前扣帶回等區域, 進行自上而下的認知控制過程; “熱”執行功能與腹內側前額葉、眶額葉、腹側前扣帶回等腦區活動有關, 主要涉及動機或情感成分卷入下的認知加工過程(Crone & Steinbeis, 2017; Moriguchi, 2021; Zelazo & Carlson, 2012)。大量研究表明, ADHD兒童存在“冷”執行功能缺陷(Barkley, 1997; Kofler et al., 2019; Pievsky & McGrath, 2018)?！袄洹眻绦泄δ艿母鱾€子成分, 如工作記憶、抑制控制和認知靈活性等都已被證明與ADHD核心癥狀相關(Kofler, Harmon et al., 2018; Mueller et al., 2017)。并且, 研究發現“冷”執行功能缺陷對ADHD注意缺陷核心癥狀的影響更大(Irwin et al., 2021; Shakehnia et al., 2021; Silverstein et al., 2020)。例如工作記憶不足會導致粗心大意, 容易健忘; 抑制控制失敗可能帶來分心, 注意力不集中; 認知靈活性缺陷可能導致缺乏組織性, 注意難以轉移等。此外, “冷”執行功能所涉及的關鍵腦區也是背側注意網絡的核心節點(如背外側前額葉等), 參與個體的有意注意加工過程(Lemire-Rodger et al., 2019; Petersen & Posner, 2012)。除“冷”執行功能缺陷外, 注意網絡的異常也會進一步加劇ADHD注意不集中等核心癥狀的出現。因此可知, “冷”執行功能缺陷所帶來的能力不足及其異常的神經基礎(背側注意網絡)共同影響ADHD注意缺陷核心癥狀的出現。其次, ADHD兒童也存在顯著的“熱”執行功能缺陷。“熱”執行功能指的是在情感或動機高度卷入下進行靈活評估和風險決策的能力, 其缺陷往往被認為與ADHD兒童多動沖動的核心癥狀相關(Colonna et al., 2022; Dekkers et al., 2016; Shakehnia et al., 2021; Tegelbeckers et al., 2018)。例如, ADHD兒童難以抑制自己的行為, 追求及時獎賞, 并在日常生活中表現出情緒失調等異常行為表現, 很可能就是“熱”執行功能缺陷所導致的(Bunford et al., 2022; Colonna et al., 2022; Petrovic & Castellanos, 2016)。與“熱”執行功能相關的大腦區域也是獎賞網絡的關鍵腦區(如眶額葉、腹內側前額葉等), 參與個體的獎賞加工和自我情緒調控過程(Cubillo et al., 2012; Yang et al., 2019)。并且研究發現, ADHD兒童獎賞網絡與其他腦區連接不平衡, 尤其是與執行控制網絡以及相關腦區的功能連通性下降, 這種異?？赡苁嵌鄤記_動核心癥狀背后的神經機制(Dias et al., 2015; von Rhein et al., 2017)。因此, ADHD多動沖動核心癥狀可能是由于“熱”執行功能缺陷所表現出的能力不足及其異常神經基礎共同導致的。

綜上所述, 結合理論和實證研究, 本文指出“冷”、“熱”執行功能缺陷可能是導致ADHD不同核心癥狀的兩條認知途徑。具體來看, 與背外側額葉異常相關的“冷”執行功能缺陷, 會導致個體在面對任務時表現出能力不足(如難以對抗干擾, 難以維持記憶表征等), 進而出現注意控制失敗; 與腹內側額葉異常相關的“熱”執行功能缺陷, 則會帶來厭惡延遲、獎賞異常等能力上的問題, 進而表現出行為抑制失敗和動機失調; 同時, 執行功能缺陷的異常神經基礎也是核心腦網絡(如背側注意網絡、獎賞網絡)的關鍵節點或區域, 參與注意加工和獎賞處理等過程。這些腦網絡的異常進一步影響個體的注意控制和行為抑制能力, 共同導致ADHD注意缺陷、多動沖動不同核心癥狀的出現(如圖2所示)。

4 “冷”/“熱”執行功能缺陷影響ADHD不同核心癥狀的作用機制

前文已提出“冷”、“熱”執行功能可能是導致ADHD不同核心癥狀的兩條認知途徑, 并帶來不同的行為表現和發展結果。其中與背外側額葉相關的“冷”執行功能缺陷可能是ADHD兒童注意缺陷核心癥狀的主導因素, 與腹內側額葉相關的“熱”執行功能缺陷可能是導致ADHD兒童多動沖動核心癥狀的主要因素。接下來將重點闡述“冷”、“熱”執行功能各子成分缺陷如何影響ADHD不同核心癥狀的出現及其具體的作用機制。

4.1 “冷”執行功能各子成分缺陷影響ADHD注意缺陷核心癥狀的作用機制

“冷”執行功能通過相應的能力調節注意以控制行為, 使行為在解決問題時更具適應性、計劃性和專注性(Zelazo, 2020)。若“冷”執行功能存在缺陷, 則導致目標導向以及注意控制的失敗, 具體表現在注意持續、選擇、分配等方面上。通?！袄洹眻绦泄δ馨ㄈ齻€核心子成分, 包括工作記憶、抑制控制和認知靈活性(Diamond, 2013; Miyake et al., 2000)。下面將圍繞這三個子成分展開討論影響ADHD注意缺陷核心癥狀的具體作用機制。

圖2 “冷”、“熱”執行功能影響ADHD不同核心癥狀的路徑圖

(1)工作記憶影響ADHD注意缺陷核心癥狀

工作記憶是指個體在執行認知任務過程中, 對信息進行暫時存儲與加工的資源有限的記憶系統(Baddeley, 2012)。它不僅包括負責暫存和整合記憶表征信息的情景緩沖器, 還包括負責抑制無關信息、引導注意目標信息的中央執行系統, 這與選擇性注意密切相關(Ahmed & de Fockert, 2012; Luck & Vogel, 2013)。一方面, 在工作記憶中的信息表征會自上而下地捕獲目標刺激, 從而引導注意選擇過程; 另一方面, 中央執行系統有助于忽視或抑制無關信息, 選擇性地將資源分配到目標相關的刺激上, 有利于注意選擇(Gazzaley & Nobre, 2012; Greene et al., 2015)。此外, 額頂網絡是工作記憶系統中的關鍵區域, 它的激活可以促進目標信息的保持和加工(Lamichhane et al., 2020; Soto et al., 2013)。研究發現, 額頂網絡既與工作記憶的表征維持有關, 還參與注意控制過程(Bahmani et al., 2019; Wallis et al., 2015), 尤其是背外側前額葉的激活與工作記憶中的注意選擇過程有關(Panichello & Buschman, 2021; Quentin et al., 2019)。因此, 有理由推斷出ADHD兒童工作記憶的缺陷會通過工作記憶表征和中央執行系統影響個體的注意選擇過程。事實上, 研究已表明工作記憶缺陷是ADHD兒童較為顯著的認知缺陷, 且對注意缺陷核心癥狀的預測力度最大(Fosco et al., 2020; Irwin et al., 2021; Ramos et al., 2020)。具體來看, ADHD兒童缺乏信息存儲以及在一定時間內維持記憶信息表征的能力, 因此導致其更容易丟失完成任務所需的關鍵信息, 無法選擇正確的目標信息; 中央執行系統的缺陷則使得ADHD兒童難以抑制無關信息, 增加認知控制的負荷, 自上而下的注意控制受到限制(Jacobson et al., 2011; Kofler, Soto et al., 2020; Re et al., 2016)。在這種情況下, 課堂中的ADHD兒童很容易將注意力轉移到與課堂內容無關的內部想法或者外部刺激上, 并表現出與選擇性注意相關的缺陷(Rapport et al., 2009)。神經影像的研究也發現, 工作記憶任務中ADHD兒童激活異常的腦區集中于背外側前額葉、內側額下回、扣帶回、頂葉等區域, 這些腦區也參與注意選擇和控制過程(Ko et al., 2013; Samea et al., 2019)。Luo等人(2019)采用視覺工作記憶范式引出經典的注意過程(包括注意選擇?維持?匹配階段), 并以N2pc (posterior contralateral N2)和CDA (contralateral delay activity)成分作為指標, 通過腦電行為同步分析有效區分出注意選擇過程和工作記憶維持過程。結果發現ADHD患者選擇性注意與工作記憶缺陷密切相關, 即當記憶負荷增加時, ADHD患者的工作記憶難以維持并導致任務中注意選擇效率降低(Luo et al., 2019)?？傮w而言, ADHD兒童工作記憶不足影響注意缺陷核心癥狀的作用機制, 主要表現在難以維持工作記憶表征, 以及中央執行系統自上而下的控制失敗, 從而不利于注意選擇過程, 出現注意易受干擾、注意不集中等異常行為表現。

(2) 抑制控制影響ADHD注意缺陷核心癥狀

抑制控制是個體有意抑制那些強烈的內/外在干擾信息, 以至于對目標做出正確反應的能力(Aron et al., 2004)。根據干擾刺激的不同, 可分為反應抑制(即行為層面的抑制能力)和沖突控制(干擾抑制, 即認知層面的抑制能力) (Diamond, 2013)。其中, 反應抑制指的是抑制住對外界干擾信息的不恰當行為反應, 并將注意保持在目標信息上; 沖突控制能力又稱為干擾抑制能力, 主要指的是抑制大腦中出現的沖突信息, 依然堅持正確反應(Hung et al., 2018)。也就是說, 如果抑制控制存在缺陷, 個體將難以抑制對無關刺激(如外在干擾物、內在無關想法)的注意或行為反應, 導致注意的持續性受到限制。多數研究已發現ADHD兒童在抑制控制能力上存在困難。例如, 在Stop-Signal、Go/No-Go等反應抑制任務中, ADHD兒童反應時更長、錯誤率較高(Fosco et al., 2019; Hart et al., 2013); 在Stroop、Simon等干擾控制任務中, ADHD兒童在不一致試次下表現出更差的反應時和正確率(Borella et al., 2013; Mullane et al., 2009)。抑制控制與ADHD兒童注意缺陷核心癥狀之間的密切關系得到普遍認可(Janssen et al., 2018; Mueller et al., 2017)。行為研究發現, ADHD在兒童時期表現出的反應抑制不足能夠預測其在青少年期注意不集中癥狀的發展, 并且抑制不足使得注意缺陷隨年齡改善的幅度較小(DeRonda et al., 2021)。從神經影像的視角來看, ADHD患者在反應抑制任務下右側額下回、頂葉、紋狀體等腦區的激活存在異常(Thornton et al., 2018; van Rooij et al., 2015)。其中, 額下回不僅參與抑制信號的啟動和處理, 也與腹側注意網絡和顳頂聯合區相關, 負責維持注意控制; 頂葉區域則主要參與反應抑制期間的注意重新定向和任務目標維持(Cai & Leung, 2011; Fabio & Urso, 2014)。此外, ADHD患者在反應抑制網絡之間也表現出較低的連通性, 且與ADHD核心癥狀嚴重程度顯著相關(van Rooij et al., 2015)。Cai等人(2021)發現Go/No-GO任務誘發的背側前扣帶回與腹外側前額葉之間的有效連通性不僅與反應抑制能力呈顯著正相關, 還能預測ADHD兒童注意不集中缺陷的嚴重程度。這為進一步解釋反應抑制如何影響ADHD注意缺陷提供神經層面的證據?？傊? 反應抑制不足所帶來的行為抑制能力差以及相關的注意網絡受損可以更好地解釋ADHD兒童存在的注意難以維持、不集中等問題。

然而, 值得注意的是, 目前研究僅以“抑制”或“反應抑制”等概念統一代表抑制控制, 尚未區分反應抑制和沖突控制(干擾抑制)在抑制能力中的不同, 這對于解釋ADHD兒童抑制控制缺陷具體如何影響核心癥狀是不夠全面的, 也不夠精確。沖突控制(干擾抑制)作為認知層面的主動控制能力, 在處理大腦中不合理信息, 尤其是戰勝認知沖突中起到重要作用。部分研究表明ADHD兒童具有較弱的沖突控制能力, 這使得他們在面對潛意識或有意識誘發的認知沖突時無法維持和保護任務目標免受干擾(Borella et al., 2013; Mueller et al., 2017)。換言之, 由于缺乏對認知沖突的控制能力, ADHD兒童在執行任務中更容易受到內在分心想法的干擾, 難以維持注意力。沖突控制主要激活的腦區包括背側前扣帶回、背外側前額葉、頂葉區以及背外側額葉控制系統(Hung et al., 2018)。其中, 背外側前額葉主要參與維持和操縱任務相關信息的過程, 背側前扣帶回則在調節行為適應和持續性中發揮著更大的作用(Kolling et al., 2016; Sheth et al., 2012)。因此, 沖突控制可能也是維持注意持續性的關鍵因素。鑒于沖突控制在抑制能力中的獨特作用, 對沖突控制不足如何影響ADHD兒童注意缺陷核心癥狀的探討應得到更多關注。未來研究應區分抑制控制的不同類型, 對ADHD兒童注意缺陷中的不同抑制能力受損進行更細致的探討。

(3)認知靈活性影響ADHD注意缺陷核心癥狀

認知靈活性又稱為轉換(shifting), 指的是快速有效地在不同心理情景之間來回轉換的能力(Diamond, 2013)。認知靈活性本質上體現個體抑制控制和認知轉移的能力, 抑制占優勢地位的無效線索, 高效地重新配置資源, 參與兒童注意轉移能力的發展(Dajani & Uddin, 2015; Filippetti & Krumm, 2020)。作為執行功能的核心成分之一, ADHD兒童存在認知靈活性缺陷, 并且在認知靈活性任務中, 伴有左側額下回、前額葉、雙側前腦島的激活降低(Roshani et al., 2020; Rubia et al., 2010)。在匯總ADHD受損的認知領域時, 研究者將認知靈活性劃分到與注意缺陷受損相關的認知領域中, 并提出認知靈活性缺陷可能導致ADHD患者目標選擇與認知控制受損, 進而出現注意缺陷的核心癥狀(Mueller et al., 2017)。Luna- Rodriguez等人(2018)探討了ADHD患者在轉換任務下的注意轉移能力, 結果發現轉換成本的增加可能會導致ADHD在任務中對不同刺激的注意轉移與分配不足。但目前關于認知靈活性和ADHD兒童注意缺陷核心癥狀之間關系的實證研究比較有限。從定義來看, 認知靈活性更多指的是根據任務需求靈活轉換認知模式的能力, 若發展不足, 個體很難從一項任務轉移到另一項任務中, 注意轉移的有效性受到挑戰, 表現出注意難以分配與轉移等問題行為(Wendt et al., 2018)。因此, ADHD兒童認知靈活性缺陷可通過影響注意的轉移與分配, 進而影響其注意缺陷核心癥狀的出現。此外, 考慮到認知靈活性建立在工作記憶和抑制控制發展的基礎上, 采用更敏感的工具或范式評估認知靈活性, 并將其與其他執行功能成分區分開, 對于解釋認知靈活性如何影響注意缺陷十分重要。

(4)從因果操縱視角驗證“冷”執行功能影響ADHD核心癥狀的作用機制

前文分別從認知和神經兩條主線初步闡釋了“冷”執行功能如何影響ADHD兒童注意缺陷的核心癥狀, 但缺乏因果操縱的視角來支持和完善其作用機制。下面將從認知干預和神經調控的因果(或近因果)視角, 進一步提供實證證據來驗證“冷”執行功能影響注意缺陷核心癥狀的具體作用機制。

認知干預主要是通過直接訓練“冷”執行功能的不同成分, 以提高ADHD兒童的注意表現。其中, 工作記憶訓練已被證實是改善ADHD兒童注意缺陷和學業困難的一個很有潛力的干預措施(Kofler, Wells et al., 2020; Wiest et al., 2022)。CET (Central executive training, 中央執行訓練)是一種針對ADHD兒童工作記憶缺陷各成分的計算機干預訓練, 研究發現CET訓練不僅能夠顯著提高個體工作記憶和抑制控制得分, 還能持久改善個體學習成績。進一步分析發現, 學習成績的改善主要是通過提高課堂中的注意行為來實現的(Kofler, Sarver et al., 2018; Singh et al., 2022)。研究者還采用CWMT (Central working memory training, 中央工作記憶訓練)對ADHD兒童的工作記憶進行干預訓練, 結果發現, 接受CWMT訓練的ADHD表現出工作記憶的改善, 注意持續性和選擇性的提升, 以及學習成績的提高(Ackermann et al., 2018; Gray et al., 2012)。此外, 抑制控制和認知靈活性相關的執行功能訓練也能顯著提升ADHD的注意表現。例如, Kofler等人(2020)對8～12歲的ADHD兒童展開基于Go/No-Go計算機化的認知訓練, 持續4周后發現ADHD兒童注意能力在干預后得到持續改善。AKL-T01 (Akili Interactive Labs-T01)是一種基于游戲界面的自適應數字化干預程序, 主要由抑制控制、認知靈活性任務兩種任務形式改編, 并且ADHD兒童通過4周AKL-T10的認知干預后, 家長報告和客觀行為指標的注意力均得到顯著提高(N. Davis et al., 2018; Kollins et al., 2020)?？傊? 認知干預通過操縱工作記憶、抑制控制和認知靈活性等不同執行功能成分, 并考察干預前后ADHD兒童注意能力的變化, 從而提供了因果(或近因果)的證據來支持并驗證“冷”執行功能對ADHD兒童注意缺陷核心癥狀影響的作用機理。

神經調控則是通過刺激與“冷”執行功能相關的背外側前額葉(dorsolateral prefrontal cortex, DLPFC)區域來調節皮層興奮性, 使大腦功能發生改變, 進而提高ADHD患者的執行功能和改善其注意缺陷核心癥狀。最新一項大規模的隨機雙盲實驗發現, 采用經顱直流電刺激(transcranial direct current stimulation, tDCS)陽極刺激右側DLPFC和陰極刺激左側DLPFC, 持續4周以上可顯著改善ADHD成人注意不集中的癥狀(Leffa et al., 2022)。Nejati等人(2021)單次陽極刺激9～10歲ADHD兒童的右側DLPFC, 并在刺激前后完成Flanker、Go/No-Go等任務, 結果發現激活右側DLPFC有助于改善抑制控制能力, 且刺激效果與ADHD的嚴重程度呈正相關(Nejati et al., 2021)。此外, 一項對62名ADHD成人進行為期3周(共15次)的經顱磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation, TMS)研究發現, 刺激右側PFC能夠顯著改善個體注意不集中和工作記憶, 且干預后個體在工作記憶任務下的注意力相關腦區的激活增強。也就是說, 刺激右側PFC能夠增強注意相關腦區活動以及改善注意行為表現(Bleich-Cohen et al., 2021)。此外, 研究還發現持續6周對7～12歲ADHD兒童的右側DLPFC施加高頻刺激后, 有助于改善其注意缺陷和多動沖動核心癥狀(Cao et al., 2019)。綜上所述, 采用神經調控技術刺激ADHD患者的DLPFC等區域, 能夠提高其“冷”執行功能的任務表現, 進而有效改善注意缺陷的臨床癥狀。這進一步從因果操縱的視角為執行功能缺陷影響注意缺陷的作用機制提供神經層面上的證據。目前神經調控技術應用于治療ADHD患者正處于快速發展階段, 但其刺激腦區部位、治療參數(頻率/強度)及刺激時間仍沒有統一標準, 臨床效果存在很大的差異(Westwood et al., 2021)。大多數研究已發現神經調控技術刺激DLPFC對ADHD患者“冷”執行功能的顯著影響, 但對于“冷”執行功能的提高又如何改善其注意缺陷的關注仍較少。值得注意的是, TMS或tDCS還可以通過直接刺激結構或功能連接的核心節點腦區引起“下游”區域的神經活動變化, 包括皮質和皮下腦網絡功能連接(Sydnor et al., 2022)。也就是說, 刺激個體的DLPFC, 還會不同程度地激活或抑制其他大腦皮質或皮下腦網絡, 共同影響個體的行為表現。從這個視角出發可進一步揭示刺激“冷”執行功能相關腦區進而改善個體注意力的認知神經機制。

4.2 “熱”執行功能各子成分缺陷影響ADHD多動沖動核心癥狀的作用機制

“熱”執行功能指個體在高度情感或動機卷入下進行靈活評估和風險決策的能力, 包括延遲滿足、獎賞加工和情感調節等。若“熱”執行功能存在缺陷, 則導致個體在情感或社會背景下的行為控制失敗和動機失調, 具體表現在厭惡延遲、追求及時獎賞、動機失調等方面上。研究者逐漸認識到“熱”執行功能缺陷可能是ADHD兒童多動沖動核心癥狀的主導因素。下面將具體討論“熱”執行功能不同子成分的異常如何影響ADHD兒童多動沖動的核心癥狀。

(1)延遲滿足影響ADHD多動沖動核心癥狀

延遲滿足能力是指一種甘愿為更有價值的長遠目標而主動放棄即時滿足的抉擇取向, 以及在等待過程中展示出自我控制的能力(Mischel et al., 1989)。從時間維度來看, 延遲滿足至少包括“做出選擇”并“堅持選擇”兩個階段(任天虹等, 2015)。前者涉及到個體對所面臨的選項進行價值評估、做出選擇的過程, 后者則涉及到抵制誘惑、對意圖行為的執行過程。著名的“棉花糖實驗”用來測量兒童的延遲滿足能力(Mischel et al., 1989)。在這類實驗中, 兒童可以選擇立即得到獎勵(如棉花糖), 也可以選擇等待一段時間以獲得雙倍獎勵。延遲滿足能力可以幫助兒童對眼前利益和未來利益之間進行左右權衡, 做出最有利的選擇, 并在選擇之后, 堅持行為與選擇保持一致, 以期獲得最大的利益。ADHD兒童表現出較差的延遲滿足能力, 而這種能力缺陷往往被認為與其沖動性的異常行為表現密切相關(Sonuga-Barke et al., 2010; van Dessel et al., 2019)。結合延遲滿足的兩個階段來看, ADHD兒童在“做出選擇”階段, 往往對未來利益賦予較低的價值, 對于等待時間表現出明顯的厭惡情緒, 做出更沖動、不計后果的選擇; 即使做了有利的選擇, ADHD兒童在“堅持選擇”階段, 常常不能抵制眼前誘惑, 行為抑制失敗, 出現“中途反悔”等沖動行為。延遲滿足在日常生活中比比皆是, 如排隊等待、先寫作業后玩耍等等, 然而由于ADHD兒童延遲滿足能力的不足, 使得他們在日常情景中表現出難以等待、厭惡延遲等沖動選擇的行為表現(Utsumi et al., 2016; van Dessel et al., 2019)。

已有相關證據支持上述觀點。一項匯總22項研究的元分析發現, 在延遲折扣任務中, ADHD兒童和青少年總體表現出較高的延遲折扣(Patros et al., 2016), ADHD兒童更傾向于選擇立即滿足, 表現出更強的沖動性行為(Martinelli et al., 2017)。此外, 研究者發現在延遲等待過程中ADHD往往體驗到更多的主觀負面情緒, 具有明顯的厭惡延遲(Rosch & Mostofsky, 2016)。神經影像的研究進一步發現, 延遲厭惡表現為與負面情緒處理加工相關的腦區(如杏仁核)的過度激活相關, 隨著延遲時間增長反應更強烈(van Dessel et al., 2018; van Dessel et al., 2020)。除杏仁核過度激活之外, ADHD兒童在等待期間還表現出過度的自發神經活動(低頻振蕩), 且這種過度活動與沖動決策的行為特征相關(Hsu et al., 2015)。在延遲滿足的“堅持”階段更多體現的是個體對有目標行為進行自我控制的能力, 這涉及到背外側前額葉、腹外側前額葉和后側頂葉等腦區的參與, 而這些腦區也與沖動性行為有關(Dalley & Ersche, 2019)。ADHD兒童自我控制的失敗, 不僅影響其能否堅持下去, 還會帶來更多外化的問題行為?？傊? 較差的延遲滿足能力導致ADHD兒童在“做出選擇”階段傾向于立即滿足, 且厭惡延遲; 在“堅持選擇”階段無法抑制當下誘惑帶來的沖突, 行為控制失敗。這兩者共同作用, 影響ADHD沖動性行為的出現。

(2)獎賞加工影響ADHD多動沖動核心癥狀

越來越多研究者認為, 獎賞加工異常也是影響ADHD兒童多動沖動核心癥狀的重要因素之一(Bunford et al., 2022; Kallweit et al., 2021; Tegelbeckers et al., 2018)。獎賞加工可以分為兩個階段：獎賞預期階段和結果反應階段(Rademacher et al., 2010)。一方面, 獎賞預期是指個體對將要來臨的、可能獲得的獎賞持有的一種等待和渴望狀態。在生活中, 一旦個體注意到可產生獎賞的刺激線索, 即會賦予刺激更高的預期結果價值以及促使目標導向行為的出現。個體沖動性行為的出現往往受到強烈的獎賞預期所驅動, 這類個體具有較高獎賞敏感性(Dawe et al., 2004; 熊素紅, 孫洪杰, 2017)。尤其是, ADHD兒童對某些刺激(如金錢等)的獎賞敏感性更高(Fosco et al., 2015; Tripp & Wickens, 2012), 在面對這類獎賞預期時, 個體更容易忽視威脅線索和不利后果, 無法抑制由獎賞預期造成的驅動, 而產生沖動性行為。另一方面, 結果反應階段是指對已獲得的獎賞進行評價、并監控行為是否達到任務目標的過程。在這個階段, 個體根據感知到的獎賞反饋來建立對獎賞線索的行為聯結(楊玲等, 2015)。但ADHD兒童對獎賞結果的反應往往存在異常。例如, ADHD患者認為金錢、權利等具有“凸顯性”的獎賞物擁有更高的價值, 反而對其他“回報”較低的獎賞物(如笑臉、美景等)失去興趣(Demurie et al., 2011; Gonzalez-Gadea et al., 2016)。這種獎賞反應的失調使個體依賴于“畸形”獎賞聯結, 一旦“凸顯性”的獎賞線索出現, ADHD則表現出更急迫的尋求反應(即沖動性)。久而久之, 大多數的獎賞反應都被弱化, 只有“更高價值”的獎賞刺激才能產生足夠的信號。如果不加以干預, 這種獎賞異常的加工機制會導致ADHD個體不斷追求更刺激的冒險活動(如飆車、賭博等), 同時也是物質濫用和成癮過程發展和維持的關鍵 (Grimm et al., 2021)。因此, ADHD兒童常常表現出獎賞預期驅動的動機失調和獎賞線索?行為的聯結失敗, 使得兒童不斷尋求更頻繁的外在刺激, 這也可以用來解釋為什么ADHD兒童比同齡人更多動、沖動。

目前大量研究表明, ADHD的獎賞加工存在異常具有神經學的基礎, 即大腦獎賞環路的結構與功能異常(von Rhein et al., 2017; Zhu et al., 2018)。先前研究較為一致的發現, 在金錢獎賞加工任務中, ADHD患者在獎賞預期過程的腹側紋狀體(Ventral struatum)激活不足(Plichta & Scheres, 2014; Scheres et al., 2007; van Hulst et al., 2017), 且這種對獎賞線索的預期降低, 導致ADHD更傾向于選擇立即獎賞。研究還發現ADHD患者的眶額葉在獎賞預期中過度激活, 且激活程度與ADHD多動沖動核心癥狀呈顯著正相關。進而推測出, 由于眶額葉過度激活導致ADHD個體無法正確編碼預期的結果價值, 從而出現更多的非適應性行為(Tegelbeckers et al., 2018)。此外, ADHD兒童的獎賞異常最常見的是延遲折扣的增加, 即傾向于選擇較小的即時獎賞, 而非大的延遲獎賞(Jackson & MacKillop, 2016; Marx et al., 2021; Yu & Sonuga-Barke, 2020)。在延遲折扣任務下, 研究發現ADHD兒童獎賞網絡與額頂網絡之間的功能連接異常(失衡), 這種不平衡會影響沖動行為的出現, 可能也是ADHD兒童多動沖動核心癥狀背后的神經機制(Dias et al., 2015)。ADHD對延遲獎賞還會表現出強烈的負性情緒, 較高的延遲折扣與延遲厭惡(負性情緒)共同作用, 加劇了個體的沖動行為表現(van Dessel et al., 2018)?；谏鲜稣J知和神經的證據, 可以推斷出獎賞加工的異常主要通過較高的獎賞預期驅動和失調的獎賞結果反應, 進而影響 ADHD 個體的多動沖動水平。

(3)情緒失調影響ADHD多動沖動核心癥狀

情緒失調在ADHD兒童的日常生活中普遍且持續存在著, 且被視為重要的臨床特征和潛在的治療目標(Barkley, 2015; Graziano & Garcia, 2016)。Faraone等人(2019)在專家共識中明確提出, ADHD的情緒失調主要表現在情緒沖動(emotional impulsivity, EI)和情緒調節困難(deficient emotional self-regulation, DESR)兩個方面。其中, 情緒沖動性是指個體面對情緒刺激表現出異常高的反應性, 這導致對刺激的情緒反應快速上升, 達到受損水平; 情緒調節困難則指由于難以管理情緒體驗, 控制行為表現, 導致激活的異常情緒反應回到基線水平的速度明顯變慢(Barkley, 2015; Faraone et al., 2019)。一些研究者將情緒失調看作是ADHD的核心癥狀和功能損害, 但作為“熱”執行功能的一部分, 情緒失調更可能影響ADHD兒童多動沖動行為的出現。具體來看, ADHD兒童具有強烈的情緒反應性, 常常表現為易怒、易產生消極情緒等現象(Colonna et al., 2022; Liu et al., 2019)。值得注意的是, 在面對情緒刺激時, 除表現出較強的情緒沖動性之外, ADHD個體的生理喚醒出現大幅度持續上升。測量自主神經指標的研究發現, ADHD兒童在負性情緒誘發狀態下表現出更大的交感神經失調(即皮電指數增強), 情緒調節過程中存在更大的副交感神經失調(即呼吸竇性心律失常增強) (Morris et al., 2020; Musser et al., 2011)。這種情緒迅速變化的過程中可能存在更多的能量積累, 不僅出現更多的沖動性行為, 還需要“更多的行為”發泄多余的能量。情緒反應最直觀的行為表現即為沖動行為, 目前研究往往將情緒反應和沖動行為看作一體或混為一談(Faraone et al., 2019), 尚未詳細探討情緒反應尤其是情緒高沖動性具體如何影響ADHD多動沖動核心癥狀的出現。同時, 生理指標能夠為ADHD兒童的情緒反應提供更可靠、生態的數據, 可應用于未來研究以探究情緒失調與ADHD兒童多動沖動的關系及作用機制。

ADHD的情緒調節困難被認為是由杏仁核、腹側紋狀體和眶額葉皮質功能異常引起的, 并自下而上影響其他認知加工過程(Christiansen et al., 2019; Shaw et al., 2014)。例如, 情緒調節困難使得ADHD個體在面對延遲獎勵時難以調節延遲帶來的負面情緒, 還會放大情緒體驗, 進而表現得更沖動。Lugo-Candelas等人(2017)還發現ADHD兒童在情緒背景下對注意力的分配和認知控制方面不如同齡人有效, 情緒調節的失敗可能會加劇ADHD兒童的注意缺陷和多動沖動的核心癥狀表現。因此, 情緒失調的ADHD兒童通常表現出較高的情緒反應和較差的情緒調節能力, 這使得他們在日常生活中或面對情緒事件時更容易出現非適應行為。較為重要的是, 情緒失調更多存在于日常生活中, 實驗室誘發的情緒反應和調節具有片面性。已有研究者采用生態瞬時評估法捕捉ADHD兒童在日常生活中的情緒波動變化, 發現ADHD兒童具有更高的情緒變異性(即情緒波動且強烈), 并且這種變異性帶來更嚴重的功能損害(Rosen et al., 2015; Walerius et al., 2018)。但目前仍缺少從生態視角探究ADHD兒童自發的情緒波動狀態與核心癥狀之間動態關系的研究。

(4)從因果操縱視角驗證“熱”執行功能影響ADHD核心癥狀的作用機制

前文已提到對于影響ADHD兒童多動、沖動核心癥狀出現的“熱”執行功能缺陷, 主要有以下解釋：(a)與自我控制的延遲滿足能力較差, 導致兒童傾向于立即滿足并難以堅持等待; (b)由大腦獎賞網絡異常激活導致的獎賞加工異常, 并帶來的動機失調和線索?行為聯結失敗; (c)情緒失調表現出的情緒沖動性和情緒調節困難所產生的負面影響。下面從因果(或近因果)操縱的視角進一步提供實證證據來支持和驗證“熱”執行功能影響多動沖動缺陷核心癥狀的具體作用機制。

近年來, 正念練習被認為是一種訓練“熱”執行功能的有效方式, 主要強調個體以不評判的態度對當下身心狀態進行有意識的體驗與覺知(Kabat-Zinn, 1994)。正念結合了專注訓練(如將注意力放下)和情緒調節訓練(如認知、重新評價、接納消極情緒等), 通過降低個體的壓力和負性情緒覺知水平, 以及促進良性獎賞機制的重塑, 來提高個體的“熱”執行功能(J. Davis et al., 2018; Garland, 2021; Tang et al., 2015)。更本質的是, 經過正念訓練可以顯著改善個體的沖動性行為, 其作用機制也是降低個體由情緒或動機卷入帶來的沖動驅力, 進而增強自我控制能力(楊珍芝, 曾紅, 2023)。此外, 正念訓練還可以提高覺察和專注水平, 通過自上而下的控制系統和情緒調節, 減弱個體動作沖動性(即不合時宜或無益外顯的動作行為) (Franco et al., 2016; Ron-Grajales et al., 2021)?？傻贸鼋Y論, 經過正念訓練可以改善與“熱”執行功能相關的能力水平, 進而有助于降低ADHD患者的多動、沖動行為。一項元分析系統回顧了正念訓練對ADHD 的干預效果, 結果發現以正念為基礎的干預訓練能夠顯著降低ADHD個體的多動沖動等臨床癥狀, 同時對注意缺陷的改善也比較明顯(Cairncross & Miller, 2020)。研究者對11～15歲的ADHD兒童及其父母進行為期八周的正念干預后發現, 父母評估的兒童多動、沖動水平顯著下降, 且效果持續至少八周(van der Oord et al., 2012)。針對ADHD成人的干預研究也發現, 正念冥想能夠改善個體的情緒調節策略和沖動控制水平(Mitchell et al., 2017)。值得注意的是, 正念訓練還能夠引起大腦激活模式變化和功能改變(Tang et al., 2015)。例如, 正念訓練使得個體在進行負性情緒圖片加工時杏仁核激活程度減弱, 但杏仁核與腹內側額葉皮層之間的功能連接增強, 這意味著情緒喚醒降低且情緒控制能力增強(Kral et al., 2018); 經過正念訓練后, 個體在面對成癮獎賞線索時參與獎賞預期加工的大腦區域激活也顯著減弱(Kirk et al., 2019), 降低個體的沖動選擇。上述神經影像的證據表明, 正念訓練可通過改善與“熱”執行功能相關的腦區激活和功能連接異常, 進而改善個體多動、沖動的異常行為水平。這為驗證“熱”執行功能影響ADHD多動、沖動核心癥狀提供了近因果操縱的實驗證據。

眶額葉(orbitofrontal cortex, OFC)是“熱”執行功能的重要腦區, 由于位于大腦皮層區域, 往往被看作是情緒調節、風險決策等神經調控刺激的關鍵靶點之一。眶額葉參與復雜的決策過程, 如獎賞加工和風險感知等, 并在負性情緒調節中起到重要作用(Ernst et al., 2002; Stalnaker et al., 2015)。部分研究者采用tDCS或TMS技術對OFC進行神經調控后發現, 刺激OFC可改善個體的情緒體驗與風險決策行為(Howard et al., 2020; Ouellet et al., 2015; Yang et al., 2017)。一項研究對24名正常個體的DLPFC和OFC進行tDCS單次刺激, 結果發現刺激OFC顯著降低了個體的冒險行為和風險決策, 即改善了個體的“熱”執行功能(Nejati et al., 2018)。盡管OFC在ADHD患者的“熱”執行功能缺陷中起到重要作用, 但目前針對OFC進行神經調控的研究仍較有限。一項采用tDCS陰極刺激DLPFC和陽極刺激OFC的研究發現, 刺激后對ADHD兒童認知靈活性的改善效果最明顯(Nejati et al., 2020)。該研究尚未直接探討刺激OFC是否能夠改善ADHD兒童的“熱”執行功能表現, 更沒有考慮刺激OFC對ADHD多動沖動核心癥狀的影響。基于已有研究和理論基礎可以推測, 刺激ADHD患者的OFC等“熱”執行功能相關的腦區, 不僅能夠提高其“熱”執行功能的任務表現, 還能有效改善多動、沖動的臨床癥狀。此外, “熱”執行功能相關腦區位于腹內側區域, 且與邊緣系統、獎賞網絡連接密切, 但“熱”執行功能缺陷如何通過腦網絡和功能連接異常進而影響ADHD兒童異常行為表現的目前仍不清楚。考慮到神經調控技術可以通過刺激皮層的結構和功能連接引起大腦其他區域或腦網絡的變化, 未來研究可進一步采用神經調控技術操縱“熱”執行功能, 為影響ADHD多動沖動核心癥狀的作用機制提供神經層面的因果證據。

4.3 “冷”、“熱”執行功能缺陷對ADHD核心癥狀的交互影響

隨著執行功能研究的深入, 近年來逐漸呈現出對“冷”和“熱”執行功能之間相互性的關注趨勢(Zelazo, 2020)。研究者發現“冷”和“熱”執行功能不是獨立存在的, 兩者之間存在自上而下(皮質?邊緣)和自下而上(邊緣?皮質)的動態交互作用(Moriguchi, 2021; Nejati et al., 2018; Zhu et al., 2018)。一方面, “冷”執行功能可以調節個體在面對獎賞預期時對獎賞的感知價值, 還可以在結果反饋階段控制個體的情緒反應以及建立正確的行為聯結, 起到自上而下認知控制的關鍵作用(Kryza-Lacombe et al., 2022; Luna, 2009)。例如, 更強的“冷”執行功能可以保護兒童青少年在充滿誘惑和威脅的環境中, 控制情緒反應和動機驅動, 做出正確選擇, 減少環境帶來的傷害。另一方面, “熱”執行功能參與價值評估與風險決策, 這直接影響以目標為導向的“冷”執行功能表現, 起到自下而上情緒誘發的作用?！盁帷眻绦泄δ馨l展較好, 可以幫助個體合理價值評估, 規避風險, 增強自我控制能力。例如, 兒童青少年在獎勵和動機驅動背景下, “冷”執行功能任務表現得更好(Ma et al., 2016)。可見, 個體某些行為的出現是“冷”執行功能和“熱”執行功能交互協調的結果。

然而, ADHD兒童在 “冷”和“熱”執行功能上均呈現出異常, 可能存在交互作用共同影響核心癥狀的出現。從行為表現來看, “熱”執行功能缺陷所帶來的獎賞異常、情緒失調等, 是ADHD兒童沖動、多動等異常行為得以發生和持續的重要因素。但這種缺陷是否能直接引發沖動、多動行為, 還要取決于“冷”執行功能的參與。也就是說, ADHD兒童“冷”執行功能存在不足, 使其無法控制“熱”執行功能缺陷帶來的異常情緒反應和不合理的獎賞預期(動機傾向), 因此出現更多的沖動、多動行為。例如, ADHD兒童本身延遲滿足能力較差, 更傾向于立即滿足, 若加上抑制控制不足, 則無法抵制當下誘惑帶來的沖突, 表現出更沖動的行為, 而這往往也是日常生活中常常出現的場景。此外, 注意控制過程需要“冷”執行功能參與和消耗大量的認知資源, 而由于“熱”執行功能發展的不足, ADHD兒童更容易受到自動化情緒因素的強大驅動, 這會使得個體的注意力更容易轉移到外界刺激。即使個體的“冷”執行功能發展良好, 若“熱”執行功能存在缺陷, 個體仍難以控制強大的情緒驅動力量, 以及難以抑制自動化的加工, 因而注意控制出現問題。例如, 在需要注意集中的情景(課堂)下, ADHD兒童不僅由于“冷”執行功能缺陷導致其注意力難以集中, 還可能因為“熱”執行功能缺陷更容易受到動機或情緒等線索的驅動, 難以抵抗有誘惑的分心物, 注意受到干擾。從神經基礎的角度來看, “冷”和“熱”執行功能相關腦區間的發展不平衡或受損也可能導致ADHD兒童核心癥狀等異常行為的出現。例如, 用來解釋個體沖動性的雙系統理論(The Dual Systems Model)指出, 大腦認知控制系統(以背外側前額葉、前扣帶回為主)和社會情緒系統(以眶額葉、杏仁核為主)之間發展的不失衡導致會導致青少年沖動性行為的發生(Shulman et al., 2016; Steinberg et al., 2008)。而ADHD患者在上述兩個系統中均表現出不足(Capri et al., 2020), 并且研究也發現ADHD兒童前額葉皮層與杏仁核或紋狀體網絡之間存在不平衡的異常功能連接, 這可能是ADHD 非適應性行為和沖動性出現的原因(Dias et al., 2015)。

總之, ADHD兒童“冷”和“熱”執行功能之間的交互作用共同影響注意缺陷、多動沖動核心癥狀的出現。具體而言, “冷”執行功能缺陷不僅直接影響ADHD兒童注意加工過程, 自上而下的“失控”還使得個體難以控制情緒反應和抑制不合理行為, 從而表現出更多的沖動、多動行為; 而“熱”執行功能缺陷不僅導致動機失調和獎賞異常, 自下而上的“失調”還會帶來更多的錯誤目標導向和自動化加工, 進而影響個體的注意加工過程。

5 未來研究展望

ADHD是一種神經發育障礙, 與前額葉異常相關的執行功能缺陷可能是導致ADHD兒童核心癥狀背后的認知機制。盡管這一問題得到研究者的廣泛關注, 但現階段尚未真正探明執行功能缺陷為何以及如何影響ADHD核心癥狀產生的機制。本文在已有理論和實證研究基礎上, 基于神經?認知?行為的發展途徑解釋了為什么“冷”、“熱”執行功能缺陷能夠影響ADHD不同核心癥狀, 并試圖搭建ADHD兒童神經發育異常與其核心癥狀之間的認知缺陷橋梁。此外, 還提出“冷”、“熱”執行功能可能是導致ADHD不同核心癥狀的兩條認知途徑, 其中“冷”執行功能是注意缺陷核心癥狀的主導因素, “熱”執行功能是多動沖動核心癥狀的主導因素。更重要的是, 本文重點闡述了“冷”、“熱”執行功能各子成分缺陷影響ADHD不同核心癥狀的作用機制及具體途徑, 為探究導致ADHD核心癥狀的認知神經機制提供了研究思路。但目前仍有有一些問題亟待考察, 未來研究可以進一步考察以下四個方面：

首先, “冷”、“熱”執行功能缺陷影響ADHD不同核心癥狀的作用機制理論有待進一步檢驗和完善。以往對ADHD兒童的發病機理尚不明了, 基于“冷”、“熱”執行功能缺陷視角探究導致ADHD不同核心癥狀的認知神經機制, 使得從認知層面上闡釋ADHD發病機理成為可能。盡管先前研究在執行功能缺陷和ADHD核心癥狀之間的相關性進行了一些探索, 但目前仍缺乏一個整合性的理論模型解釋執行功能缺陷影響ADHD不同核心癥狀的認知神經機制。前文系統探討了“冷”、“熱”執行功能缺陷對ADHD不同核心癥狀的影響及其可能存在的認知機制, 其機制的有效性仍有待實證研究的支持。以認知機制來看, ADHD注意缺陷, 多動沖動核心癥狀的產生主要是由于執行功能發展缺陷或不足所導致的, 并且“冷”“熱”執行功能的各個子成分在影響ADHD核心癥狀的途徑中具有獨特且重要的作用。因此, 未來研究應將執行功能缺陷納入到ADHD大規模流行病調查中去, 系統探討“冷”、“熱”執行功能缺陷對不同ADHD亞型的影響比重如何, 以及執行功能各子成分對注意缺陷、多動沖動不同核心癥狀的解釋率多少, 并在此基礎上構建影響ADHD核心癥狀的執行功能缺陷認知模型, 為ADHD兒童早期篩查與診斷提供科學標準。此外, 從兒童發展角度考察執行功能發展變化對ADHD核心癥狀的影響也是非常重要?，F有的橫斷研究難以解釋ADHD核心癥狀的出現或隨年齡改善是否與執行功能的發展相關, 尤其是“冷”、“熱”執行功能在兒童時期的發展軌跡不同, 可能給ADHD核心癥狀帶來不同的影響(O'Toole et al., 2018)。因此, 未來研究還可以結合縱向追蹤設計揭示執行功能的發展變化是否能夠預測或影響ADHD兒童核心癥狀的嚴重程度, 從發展視角檢驗和完善執行功能缺陷影響ADHD核心癥狀的認知機制。

再次, 進一步探明“冷”、“熱”執行功能影響ADHD核心癥狀的神經基礎和認知神經機制。從神經層面來看, ADHD兒童核心癥狀主要與前額葉皮層的結構和功能異常變化密切相關, 但這種異常神經基礎背后的認知缺陷及其作用機制目前正處于探索階段。與“冷”、“熱”執行功能相關的腦區的結構變化或功能連接是否與ADHD核心癥狀存在關聯, 以及相關的異常神經基礎是否能預測ADHD核心癥狀的嚴重程度仍有待去解決。值得關注的是, 前額葉并不是獨立工作的, 它與皮下組織結構以及其他腦網絡之間存在著密切的功能連接。例如, 前額葉皮層的錐體神經元將信號投射到紋狀體, 然后再到丘腦, 最后再次返回到皮層, 形成皮層?紋狀體?丘腦?皮層的環路結構, 發揮整體功能(Jiang et al., 2018; Zhu et al., 2016)。因此, 以前額葉皮層為主的神經環路結構異?？赡転槔斫鈭绦泄δ苋毕輰DHD不同核心癥狀的影響搭建橋梁(Zhu et al., 2018)。此外, “冷”、“熱”執行功能所涉及的相關腦區, 同時也是注意網絡和獎賞網絡等神經網絡的核心節點。若上述腦區存在不足, 不僅使得執行功能發展受限, 還會通過功能連接引起相關腦網絡的激活異常, 兩者共同作用于ADHD核心癥狀的出現。未來研究可以進一步探索在不同執行功能任務下ADHD兒童激活的特異腦區以及與其他腦網絡之間的功能連接是否異常, 力圖探明“冷”、“熱”執行功能缺陷影響ADHD不同核心癥狀的神經基礎和神經網絡模型。同時, 領域內關于ADHD神經基礎的研究大都基于記錄和關聯視角, 缺乏因果(或近因果)操縱的實證證據來支持“冷”、“熱”執行功能缺陷對ADHD不同核心癥狀產生的影響及其認知神經機制。鑒于神經調控技術可以通過刺激皮層引起“下游”腦結構和網絡功能連接的間接變化, 未來研究也可將神經調控技術結合到腦影像的研究中, 從因果操縱的視角驗證執行功能缺陷影響ADHD核心癥狀的認知神經模型。

再次, 從生態層面考察“冷”、“熱”執行功能缺陷對ADHD兒童核心癥狀的影響。研究發現ADHD兒童執行功能缺陷存在明顯的個體異質性(Bunger et al., 2021; Kofler et al., 2019)。具體來看, ADHD兒童的執行功能得分在基于任務的實驗室測試和父母/教師量表評分上存在顯著的結果差異, 僅有約52%的ADHD兒童在實驗室任務上顯示有執行功能缺陷, 而父母/教師則報告有超過90％的ADHD兒童具有執行功能缺陷(Sj?wall & Thorell, 2019)。并且臨床醫生進行診斷時更多地依賴于父母/教師報告的量表得分, 因為它更多反映了ADHD兒童在生活中的臨床表現(DSM-IV, 2013)。這也說明目前實驗室任務的生態效度不足, 很難真實反映個體在日常生活中的異常表現(Barkley & Murphy, 2011; Bunger et al., 2021)。尤其是現有實驗室任務大多集中于“冷”執行功能, 較少關注大量情緒或動機卷入下的“熱”執行功能是如何影響ADHD核心癥狀出現的。同時, 日常生活中動機和情緒等驅動線索隨處可見, 不僅需要“熱”執行功能的參與, 更多涉及到“冷”和“熱”執行功能之間的相互作用(Zelazo, 2020)。如難以對抗分心物是ADHD經歷了抑制控制與誘惑驅動之間斗爭的結果, 當具有誘惑力的分心物戰勝了控制能力, 個體才會打斷注意持續性, 表現出注意力不集中。也就是說, 即使個體“冷”執行功能發展良好, 若“熱”執行功能存在不足, 動機驅動力量過大, 異常的行為表現也是難以避免的(楊珍芝, 曾紅, 2023)。然而ADHD兒童“冷”、“熱”執行功能均存在異常, 兩者交互將促使ADHD兒童在日常生活中表現出更多執行功能缺陷相關的異常行為表現?，F有研究很大程度忽略了上述觀點, 較為片面地看待ADHD兒童執行功能缺陷及其與核心癥狀之間的關系。因此, 未來研究應從生態視角探討ADHD兒童“冷”、“熱”執行功能缺陷之間的交互作用如何影響日常生活中核心癥狀的出現, 并試圖回答ADHD兒童執行功能缺陷存在個體異質性的問題。

最后, 基于“冷”、“熱”執行功能缺陷, 開發對ADHD兒童核心癥狀具有長效作用的心理干預和神經調控方案。理論上, 針對執行功能缺陷的干預具有十分重要的臨床價值, 不僅會改善ADHD核心癥狀和社會功能, 還可能存在持久的改善效果(Karr et al., 2018)。但目前現有的執行功能干預方案對ADHD相關核心癥狀的改善效果并不顯著, 或者難以使ADHD兒童的問題行為“正?；?。這種低效性的原因可能是這些干預目標只關注能力本身, 而沒有考慮執行功能各子成分缺陷與ADHD異常行為表現之間的關系如何, 使得干預的遠遷移效果大大下降(Kofler, Wells et al., 2020)。前文所提出的認知神經機制已明確“冷”、“熱”執行功能缺陷對ADHD不同核心癥狀的影響, 并提示未來研究可以從認知干預入手, 通過操縱ADHD兒童的“冷”執行功能以改善注意缺陷的核心癥狀, 或者訓練“熱”執行功能相關的能力以減少ADHD兒童多動沖動的癥狀表現。同時, 未來研究還可以采用神經調控技術, 探究單次或多次TMS/tDCS刺激DLPFC是否通過提高“冷”執行功能來減少注意不集中等異常行為的出現, 或者刺激OFC等腦區是否能夠通過提升“熱”執行功能來增加對行為和情緒的控制能力。值得注意的是, ADHD兒童執行功能各子成分缺陷具有很強的個體差異性。以注意不集中的癥狀表現為例, 一部分ADHD兒童可能是由于工作記憶表征困難, 無法正確選擇目標信息所導致的, 另一部分ADHD兒童則與抑制控制不足, 難以對抗外界干擾刺激有關。若不從個體層面進行區分, 干預目標很難與個體能力缺陷和發展水平相匹配, 使得改善其核心癥狀的有效性和長期性受到很大限制。因此, 在探明ADHD兒童發病機理的基礎上, 未來研究應基于“冷”、“熱”執行功能缺陷, 從認知干預和神經調控兩條主線實現對ADHD兒童核心癥狀的個性化干預與精準治療, 力圖實現干預效果的遠遷移。

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The mechanism of “cool”/“hot” executive function deficit acting on the core symptoms of ADHD children

WANG Xueke, FENG Tingyong

(Faculty of Psychology, Southwest University, Chongqing 400715, China)

Attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) is a persistent neurodevelopmental disorder characterized by inattention and/or hyperactivity-impulsivity, which is closely related to the executive function deficits resulting from the dysplastic of prefrontal cortex. Based on the neuro-cognitive-behavioral developmental path, it is proposed that executive function deficits may be the pathogenesis of the core symptoms of ADHD at the cognitive level, among which the “cool” one related with the dorsal prefrontal cortex might be the dominant factor affecting inattention, and the “hot” one linked to the ventromedial prefrontal cortex could play the main role in the manifestation of hyperactivity-impulsivity. On the one hand, deficits in “cool” executive function mainly result in failures in working memory representation, lack of inhibitory control, and difficulties in cognitive flexibility, and further lead to limitations in attention maintenance, selection, and switching. On the other hand, deficits in “hot” executive function bring problems like delay aversion, reward abnormality and motivation disorders, which make one fail to inhibit behavior and more likely to make impulsive decisions, thereby displaying more symptoms of hyperactivity- impulsivity. Future studies are expected to examine and improve theoretical models of “hot” and “cold” executive function deficits affecting the core symptoms of ADHD, and provide more empirical evidence at the cognitive neural level. Meanwhile, future studies need to examine the mechanism mentioned above in ecological backgrounds, and further develop intervention projects with personalization, precision and long-acting to alleviate the core symptoms of ADHD based on executive function.

Attention-deficit/hyperactivity disorder, executive function deficit, core symptom, prefrontal cortex, mechanism

2023-03-06

* 國家重點研發計劃項目(2022YFC2705201)、重慶市博士研究生科研創新項目(CYB22099)、國家自然科學基金面上項目(32271123, 31971026)、西南大學創新研究2035先導計劃(SWUPilotPlan006)資助。

馮廷勇, E-mail: fengty0@swu.edu.cn

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