儿童认知和情绪执行功能的发展

     执行功能（Executive Function，EF）的早期研究多是从神经生理学角度出发，将执行功能等同于前额叶功能，因为诸多研究发现前额叶损伤会造成计划、组织、认知灵活性等执行功能障碍。但是随着研究的深入探索，发现执行功能不仅依赖于前额叶皮层，还依赖于边缘系统区域。最重要的是，前额叶皮层不仅参与执行操作（如排序、转换、抑制），而且在调节认知和情绪中扮演着重要角色。因此，执行功能可以分成两个主要组成部分：（1）与复杂认知有关（如计划、问题解决）；（2）与调节和控制情绪行为有关。许多研究者赞同这个观点。如，Zalazo等人将执行功能区分为“冷”认知方面和“热”情绪方面。“冷”执行功能相对抽象、脱离情景，考察执行功能的认知特征，并且与背外侧前额叶皮层相关联。“热”执行功能涉及情感和动机，需要进行基于价值的情感决策，以及对刺激的情感意义做出灵活评价，并且与眶额叶皮层相关联。[1]这种冷/热区分已经应用于儿童执行功能的发展研究中。

    一、执行功能的两种类型

19世纪,Harlow对菲尼亚斯·盖奇案例中前额叶病变的系统报告，就已经指出执行功能包括两个不同的主要组成部分。[2]因为事实上，菲尼亚斯·盖奇的多数障碍都涉及行为/情绪障碍，更确切地说，存在调节认知和情绪/动机上的障碍。但是菲尼亚斯·盖奇的智力和记忆没有受到损伤。而菲尼亚斯.盖奇的额叶损伤涉及眶和腹内侧区域，不涉及背外侧前额叶区域。也就是说，情绪/动机障碍与眶额叶皮层损伤有关，而背外侧前额叶皮层没有受到损伤，所以他的认知也没有受到损害。

因此，执行功能可以分为两种类型：认知执行功能和情绪/动机执行功能。这两种类型的执行功能依赖于相对不同的前额叶区域。

    （一）认知执行功能

认知执行功能与背外侧前额叶皮层相关联，包括问题解决、抽象、计划、组织、策略制定和实施以及工作记忆等能力。诸多研究使用功能性磁共振成像,在解决河内塔、威斯康辛卡片分类测试、工作记忆任务、词汇联想测验等任务中发现了背外侧前额叶区域的激活。而背外侧前额叶损伤会引发一些认知功能障碍，如空间定位，对事件顺序的记忆、认知控制缺陷等等。

    （二）情绪/动机执行功能

    情绪/动机执行功能与腹内侧额叶皮层和眶额叶皮层相关联，其负责调节认知和情绪，或者负责在社会可接受下满足基本冲动的能力。眶额叶损伤与失控、不恰当的行为、性格改变、烦躁不安、注意力涣散以及无视重要事件等相关。[3]然而，Laiacona和同事发现眶额叶损伤的病人可以成功完成卡片分类任务。[4]腹内侧额叶损伤会导致冷漠或意志缺乏。Ross等人发现腹内侧额叶的急性双侧病变会引起无动性缄默症，病人是清醒的，具有自我意识，但不能引发行为。[5]

二、国内外关于儿童执行功能发展的研究

儿童时期执行功能迅速发展，这种发展显然与前额叶的发育成熟有关。研究者提出了不同发展时期：从出生到2岁、从3岁到5岁，从7岁到9岁、从9岁到12岁、从16到19岁。这表明大脑成熟和相关认知能力不是以稳定持续的方式增长，但是肯定有一个时期发展是非常显著的。

（一）国外有关儿童执行功能发展的研究

    Jurado和Rosselli指出儿童1岁时出现的第一个执行功能是抑制先前学习的行为，导致注意控制能力的提高，但是其最大发展期大概在6到10岁。其他的执行能力，如计划和定势转换，发展较晚，大概在3岁，显著发展是在7岁之后。言语流畅是最后出现的，显著发展期大概在8岁和12岁，14至15岁时已经达到成人水平，但是音位流畅还没有达到成人水平。然而，所有的执行功能持续发展到青春期，并且儿童执行功能的发展顺序与额叶成熟是平行的。[6]Anderson也强调注意控制在儿童1岁时出现，并在儿童早期迅速发展，而认知灵活性、目标设定和信息加工的重要发展期在7至9岁，并在12岁达到基本成熟水平。[7]

    Romine和Reynolds使用元分析建构执行功能的发展模型。研究表明执行功能的发展始于儿童早期，然后以降低的速率发展到青春期和成年早期。总体趋势上，执行功能在5至8岁、8至11岁之间显著发展，在11至14岁之间较快发展，在14至17岁之间没有显著变化，在17岁到成年之间某些执行功能成分没有显著变化，但是有些成分显著增长。另外，5至8岁期间是计划、言语流畅、设计流畅、抑制控制的最大发展期。而且计划和言语流畅一直发展到青春期，甚至在17岁至成年早期期间也有所增长。抑制控制在11岁至14岁之间有所增长，但是之后没有出现年龄效应。[8]

    Kerr和Zelazo使用爱荷华赌博任务探究3岁和4岁儿童情感决策能力（情绪/动机执行功能）的发展特征。研究发现，4岁儿童比3岁儿童做出更多的有利选择，4岁儿童做出比偶然猜测更多的有利选择，而3岁儿童做出比偶然猜测更多的不利选择。这表明儿童的情感决策能力在学前期发展迅速，这可能是因为眶额叶皮层的发展。[9]Hongwanishkul等人使用自定顺序指示、维度变化卡片分类任务、儿童赌博任务、延迟满足任务测查3至5岁儿童冷/热执行功能的发展特点。研究表明，儿童的冷/热执行功能在3至5岁时期都得到显著发展。然而，冷/热执行功能与智力的关系不同，“冷”执行功能与一般智力有关，而“热”执行功能与一般智力无关，因为其情感本质，可能更与情绪和社会智力有关。[10]

Prencipe等人的研究以102名8至15岁儿童为被试，运用爱荷华赌博任务、颜色词Stroop任务、延迟满足任务和数字广度任务探究从儿童中期到青春期执行功能的发展特征。研究发现，儿童的冷/热执行功能都随着年龄增长而增长，但是“冷”执行功能的增长更早，而“热”执行功能的增长更晚。[11]

    （二）国内有关儿童执行功能发展的研究

李红等人通过儿童赌博任务考察了3至4岁儿童（男女各半）“热”执行功能的发展特点。研究表明,4岁儿童的任务成绩显著高于3岁儿童,4岁儿童选择有利纸牌的次数显著多于3岁儿童。研究者认为儿童的“热”执行功能在3至4岁期间迅速发展，与“冷”执行功能的发展同步。[12]但是，张文静和徐芬的研究发现“热”执行功能和“冷”执行功能的发展趋势有所不同。这两位研究者运用维度变化卡片分类任务、日夜Stroop任务、礼物延迟任务等探究3至5岁儿童执行功能的发展特点。研究发现，3至4岁是儿童执行功能发展的重要时期，4岁是学前期儿童执行功能发展的一个转折点；但是“热”执行功能在3至4岁期间显著发展，而“冷”执行功能的显著发展期在3至5岁。5岁儿童“冷”执行功能的水平高于4岁儿童，而“热”执行功能没有显著差异，因此，5岁儿童“冷”执行功能优于“热”执行功能。研究者认为造成这种差异与其内在机制有关，因为“热”执行功能需要投入强烈的情绪和动机因素。“冷”“热”执行功能发展过程中的不一致性还可能与其脑机制不同有关，“冷”执行功能涉及眶前额叶，“热”执行功能涉及背外侧前额叶区域，而儿童时期前额叶发育上的进程不同。[13]刘宝根采用日夜Stoop任务、延迟满足任务、反向择物任务等探究3至4岁儿童冷/热执行功能发展的特点。研究发现，3至4岁儿童的“冷”和“热”执行功能都随着年龄的增长而不断提高，但是本研究中4岁儿童在“冷”执行功能任务中的成绩要比先前相关研究低，4岁儿童的“冷”执行功能还未达到发展成熟水平。[14]

   李媛媛采用“看到-听到”任务、灵活选择任务、“小狗-小猴”任务、反向择物任务考察4至7岁儿童执行功能的发展。研究表明，4至7岁儿童“冷”和“热”执行功能的整体发展趋势是随着年龄的增长而增长。“冷”执行功能在4至5岁、6至7岁时迅速发展，5至6岁时发展缓慢；“热”执行功能在4至5岁时发展较慢，在5至7岁时发展稍快。这表明5岁是4至7岁儿童冷/热执行功能发展的关键期。[15]刘焕青采取抑制控制、工作记忆认知与灵活性实验探讨4至7岁儿童执行功能各成分的发展趋势。结果同样表明，4至7岁儿童执行功能以及各成分的整体发展趋势是随年龄增长而增长。抑制控制在4至5岁、6至7岁发展较快；工作记忆在4至5岁、6至7岁发展迅速；认知灵活性在4至5岁发展迅速。这表明4至5岁是儿童抑制控制、工作记忆和认知灵活性的重要发展时期。[16]

    文萍、李红使用数字Stroop、数字转换、威斯康辛卡片分类等9种任务探讨6至11岁儿童抑制、转换、刷新三种执行功能的发展特点。研究发现，三种执行功能都随年龄增长而增长，大约10岁后趋于平缓；但是不同的执行功能表现出不同的发展趋势,抑制控制的快速增长期大约在6至7岁,记忆刷新从7岁到10岁一直呈线性增长,而转换有两个快速增长期，大约在7至8岁和9至10岁。[17]何华等人以局部-整体图形转换、色点位置刷新、反向线索等任务探究小学五年级学生（年龄为10至12岁）的注意转换、记忆刷新和抑制优势反应三种执行功能的特点。研究表明，小学五年级学生的注意转换能力明显低于成人平均水平；记忆刷新能力高于成人平均水平；而抑制优势反应能力已基本达到成人平均水平。[18]王晶等人选取小学二、四、六年级学生共144名，使用go/no-go任务、计算广度任务、点矩阵任务和大小形状转换任务探查执行功能中抑制、工作记忆和认知灵活性的发展特点。研究表明，执行功能在总体上随着年龄增长而提高，但是三种执行功能有不同的发展趋势。抑制在小学二年级后达到稳定但仍然缓慢增长；算术工作记忆和言语工作记忆一直快速增长；视空间工作记忆在二年级至四年级之间加速增长，但到四年级之后趋于平缓；认知灵活性在二年级到四年级之间有一定增长，但到四年级之后逐渐稳定。[19]

三、小结与展望

综上所述，国内外关于儿童执行功能的发展研究具有跨文化一致性，在总体上揭示了: (1) 执行功能的发展始于儿童早期，约在出生第一年末；(2) 执行功能发展的年龄跨度很大。执行功能的显著发展期出现在2至5岁,某些执行功能成分在12岁左右达到成人水平，而某些执行功能成分持续发展到青春期和成年早期；(3) 在学前期及以后,执行功能各成分都存在系统性的变化,它们之间是相互促进、共同发展的。[20]

虽然目前国内外关于执行功能的发展研究已经取得重要成果，但是也存在一些不足，需要继续深入研究。（1）虽然诸多研究证明了执行功能的发展与前额叶的发育成熟有关，但是Morton使用FMRI发现在延迟满足任务中学龄儿童上级顶叶皮层、背外侧前额叶皮层和辅助运动区域的激活。[21]因此，执行功能的发展研究应该结合认知神经科学，深入探究儿童在执行功能任务中其他脑区域的激活，以明确儿童执行功能发展的脑神经机制。（2）目前执行功能的发展研究主要基于横向研究，而纵向研究非常罕见，因为其费用高，需要多年的追访，常常遇到样本流失和“学习效应”的难题。但是纵向研究在评估发展变化方面更加有效和可靠。因此，今后执行功能的发展研究需要采用纵向研究以验证执行功能的发展趋势。（3）执行功能发展研究的一个潜在领域是探究执行功能障碍在常见的心理和神经系统疾病中的作用。如，探究特定执行功能障碍或者延迟发展是否与额叶功能障碍（如注意缺陷多动障碍）有关。这有助于诊断和治疗脑损伤病人和精神病人，有助于了解和帮助多动症儿童和行为问题儿童，有助于理解和解释一些社会现象和心理健康问题。[22]

参考文献：

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