2024年5月6日，国际精神病学顶级期刊《Biological Psychiatry》在线发表了认知神经科学与学习国家重点实验室王延培博士与陶沙教授及合作者的研究论文“Connections between the middle frontal gyrus and dorso-ventral attention network associate with the development of attentional symptoms”。该研究利用从儿童青少年追踪数据发现并证实了右侧额中回（middle frontal gyrus, MFG）与背侧注意网络（dorsal attention network, DAN）、腹侧注意网络（ventral attention, network, VAN）的功能连接可以作为ADHD症状在随后一年变化的预测指标，同时也介导了ADHD 多基因风险分数（polygenic risk scores, PRS）对其症状变化的预测。这些发现有望成为早期识别有患多动症风险儿童的潜在生物标志物（Wang et al., 2024a）。

注意缺陷/多动障碍（attention-deficit/hyperactivity disorder, ADHD）是儿童中最常见的精神疾病之一，影响全球高达10%的儿童。背腹侧注意网络是注意加工的两个核心系统，二者耦合异常是ADHD的重要特征。右侧额中回是背腹侧注意网络的交汇点，作为调节中枢对这两个网络施加调控，并实现对内源性和外源性注意的调节。本团队的前期研究证实，额中回是决定ADHD症状发育轨迹的核心脑区（Wang et al., 2024b），且其灰质体积的增加及其对腹侧注意网络的调控增加可以促进注意能力发展和注意问题减少（Wang et al., 2023）。因此，本研究尝试进一步探索，额中回对背腹侧注意网络的功能连接是否可以预测ADHD症状的发展变化。

本研究采用713名儿童青少年基线的磁共振数据发现额中回与背腹侧注意网络的功能连接与ADHD症状得分相关（图1），且可以有效预测一年内ADHD症状得分变化（图2）。

   

图1. 右侧额中回与背腹侧注意网络的功能连接与ADHD症状得分的关联

图2. 背腹侧注意网络对ADHD症状得分变化的预测

本研究进一步探索了额中回与背腹侧功能网络连接与ADHD多基因风险分数和ADHD症状变化之间的联系，发现额中回与背腹侧注意网络的功能连接可以显著中介ADHD多基因风险分数对ADHD症状变化的预测（图3）。

图3. ADHD多基因风险分数、ADHD症状得分变化和额中回与背腹侧功能连接之间的中介效应分析

最后，本研究采用外部临床数据样本ADHD200验证发现与健康对照组相比额中回与背腹侧注意网络的功能连接在ADHD患者上表现出显著的降低，且在用药后与健康对照组差异消失。

图4. 基于ADHD200样本的验证分析

综上所述，本研究利用较大规模的追踪队列证明右侧额中回与背腹侧注意网络之间的功能连接可以预测ADHD症状的发展变化，且能中介ADHD多基因风险分数对ADHD症状变化的预测。此外，还利用临床样本对结果进行了验证分析。本研究揭示了预测ADHD症状变化的关键脑回路和遗传基础，这些发现有望成为在早期识别ADHD风险儿童的潜在生物标志物，从基因和脑机制的角度出发，为儿童和青少年的预防和干预提供重要的靶点。

研究得到了科技创新2030-“脑科学与类脑研究”重大项目、国家自然科学基金、中国博士后科学基金第72批面上及中央高校基本科研业务费专项资金等项目的资助。论文第一作者为认知神经科学与学习国家重点实验室助理研究员王延培博士，共同通讯作者为陶沙教授和王延培博士。论文的合作者包括北师大董奇教授、贺永教授、秦绍正教授、北京大学高家红教授、门卫伟博士、北京回龙观医院谭淑平教授以及国家重点实验室博士研究生马磊磊、硕士研究生王笳力和丁羽殷。

参考文献：

Wang, Y., Ma, L., Wang, J., Ding, Y., Men, W., Tan, S., ... & Tao, S. (2024a). Connections between the middle frontal gyrus and dorso-ventral attention network associate with the development of attentional symptoms. Biological Psychiatry. https://doi.org/10.1016/j.biopsych.2024.04.019

Wang, Y., Ma, L., Wang, J., Ding, Y., Liu, N., Men, W., Tan, S., ... & Tao, S. (2024b). The neural and genetic underpinnings of different developmental trajectories of Attention-Deficit/Hyperactivity Symptoms in children and adolescents. Under Review

Wang, Y., Guan, H., Ma, L., Luo, J., Chu, C., Hu, M., ... & Tao, S. (2023). Learning to read may help promote attention by increasing the volume of the left middle frontal gyrus and enhancing its connectivity to the ventral attention network. Cerebral Cortex, 33(5), 2260-2272.