2025年1月15日，北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室宋艳教授课题组在《NeuroImage》杂志上在线发表题为“Development of the relationship between visual selective attention and auditory change detection”的研究论文。该研究收集了42名健康成年人和76名典型发育（TD）儿童（7-13岁）分别进行视觉定位任务和听觉注视任务时的脑电数据。通过ERP分析和机器学习解码分析，该研究揭示了视觉选择注意和听觉差异检测过程不同的发育轨迹。此外，这两个过程之间的密切关系伴随着各自的发育成熟而出现，直至成年后才变得明显。

在日常生活中，个体需要处理来自不同模态的大量信息，视觉选择性注意和听觉变化检测在许多情况下都起着重要作用。例如，当我们在超市里专注于寻找我们最喜欢的咖啡时，火警的声音会立即引起我们的注意。我们此前的研究已经发现，在成年人中，反映视觉选择注意（N2pc）和听觉变化检测（MMN）的ERP振幅之间存在正相关关系，表明这两者之间存在密切关系和潜在的共享机制。然而，这两个过程及其关系如何随着发育而变化尚不清楚。

本研究比较了儿童和成年人两个独立的视觉定位任务和听觉注视任务时的行为表现和脑电结果。如图1所示，相比成年人，儿童在两个任务中的行为表现都较差，表现为更低的准确率，更长的反应时（RT）和更大的反应时变异（RTSD）。

图1. 任务范式和两组被试的行为表现。

单变量的ERP结果（图2）表明，儿童的视觉N2pc波幅显著小于成年人。在儿童时期（7-13 岁），N2pc波幅会随着年龄的增长而增加，而在成年人组中，N2pc波幅与年龄之间却没有显著相关性。虽然儿童与成年人之间的听觉 MMN 波幅无显著差异，儿童组的听觉MMN也随年龄增长而增加。此外，我们通过更大的样本再次验证了成年人中视觉N2pc和听觉MMN之间的正相关关系，进一步支持了这两个过程在成年人中的密切关系。然而，我们在儿童组中未发现这种相关性。

图2. 单变量ERP分析结果。

多变量机器学习解码结果（图3）表明，成人的脑电活动对视觉目标位置的解码准确率显著高于儿童，但对于声音类型的解码准确率显著和儿童相当。此外，视觉和听觉解码准确率在儿童时期都随着年龄的增长而提高。在成年人中，视觉目标位置的解码准确率与听觉刺激类型的解码准确率之间存在显著的正相关关系（图4A）。相比之下，我们在儿童中未发现类似的视听之间的相关性。但在儿童中，脑电活动对视觉目标位置的解码率可以预测其视觉任务的行为表现（图4B，C）。

图3. 多变量机器学习解码分析结果。

这些结果表明，在成年人中，如果个体对视觉目标定位得更加精确，那么其听觉变化的检测灵敏度也会更高。这个发现为视觉选择性注意与听觉变化检测之间的密切关系从神经解码角度提供了新的证据。相反，在儿童期，这两个指标之间在个体水平无法相互预测。

图4. 相关性分析结果。

为了更深入地探讨视觉选择性注意和听觉变化检测的发育轨迹，我们根据中位年龄将儿童分为较年轻儿童组（7-9岁）和较年长儿童组（10-13岁），以比较三个发展阶段（儿童、早期青少年和成人）中的神经标记物。如图5所示，从儿童到成人，视觉N2pc波幅和视觉解码准确率均表现出线性递增的发育轨迹。相比之下，听觉MMN波幅和听觉解码准确率均呈现出倒U型的发育轨迹。

图5. 视觉选择注意和听觉变化检测神经标记物的发育轨迹。

本研究揭示了视觉选择注意和听觉变化检测的不同发育轨迹。成年人中N2pc-MMN之间存在正相关关系，视听觉刺激解码准确率之间也存在正相关关系，但是这些关系在儿童中都不存在，表明视觉选择注意和听觉变化检测的密切关系随着两个过程各自的成熟而出现，直到成年后才变得显著。该研究为我们理解儿童大脑的发育过程提供了新的视角。

该项研究工作得到了科技创新2030-重大项目（2021ZD0200500）、国家自然科学基金（No.32271094, No.32400863）和中央高校基本科研业务费专项资助项目(2024TZJK008）的资助。北京师范大学孔元君博士生为论文的第一作者，通讯作者为北京师范大学宋艳教授。合作作者包括博士生袁旭野，已毕业硕士胡怡清、已毕业博士李秉坤、北京师范大学珠海校区李东伟副研究员、北京师范大学郭家梁讲师以及北京体育大学孙美荣讲师。感谢河南省邓州市城区第一小学对本研究被试招募做出的重要贡献。

论文链接：Kong, Y., Yuan, X., Hu, Y., Li, B., Li, D., Guo, J., Sun, M., & Song, Y.* (2025). Development of the relationship between visual selective attention and auditory change detection. NeuroImage, 306,121020.

https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2025.121020.

课题组前期相关研究：

Kong, Y., Zhao, C., Li, D., Li, B., Hu, Y., Liu, H., Woolgar, A., Guo, J., & Song, Y. (2024). Auditory change detection and visual selective attention: Association between MMN and N2pc. Cerebral Cortex, 34(5):bhae175.

Sun, M., Wang, E., Huang, J., Zhao, C., Guo, J., Li, D., Sun, L., Du, B., Ding, Y. & Song, Y. (2018). Attentional selection and suppression in children and adults. Developmental Science, 21(6), e12684.