背景
事件相关电位 (ERP )的 P3a 反应已被提议直接索引注意力分配的认知（减少不确定性）阶段 [ 1 ] ，并且它似乎在额叶皮质中具有生成器[ 2,3,4 , 5、6、7 ]。_ _ _ 执行功能似乎也依赖于额叶大脑区域及其与其他大脑区域的多重连接[ 8 , 9 ]。根据一些研究，P3a 似乎与执行功能的设定转换和抑制有关 [ 10 , 11 , 12 , 13]，例如，Barceló 等人。[ 11 , 14 ] 提出了在 P3a 生成和集合转换背后出现的通用神经网络。此外，前额叶区域的成熟似乎先于执行功能的发展[ 15 , 16]。因此，这种成熟可能有助于 P3a 反应和测量执行功能的测试表现的同时变化。然而，关于儿童时期这种关系的实证文献很少，这表明我们需要更多关于 P3a 在儿童时期执行功能 (EF) 中的作用的研究。在当前的探索性研究中，我们报告了从学龄儿童收集的横截面数据，使用抑制和转移（改良侧翼）任务的测量以及具有多特征范式的听觉 P3a 录音。

抑制和设定转移
抑制和转移技能属于执行功能 (EF) 的范畴，是一组高阶认知过程，能够实现和调节以目标为导向的行动，因此对于在生活中以有意义的方式行事至关重要。对于 EF 概念中包含的确切子功能还没有明确的共识，但根据 Miyake 等人的一个有影响力的模型。[ 17 ]，执行功能由三种部分重叠但可区分的能力组成，它们是：自动反应的抑制、设定转移（或转移）和工作记忆（在 Miyake 等人中称为“信息更新和监控”。）17 号]）。尽管这些功能一起运作并且很难彼此分开，但单独研究它们可能会带来关于它们的发展轨迹和它们对行为的不同贡献的知识[ 18 ]。

抑制是指抑制自动的、习得的或显性反应的能力[ 17 ]。这种能力需要控制自己的行为、思想和情绪，以在给定的情况下选择适当的反应，因此对于调节行为和控制情绪至关重要。如果没有抑制能力，我们就会受到随机环境刺激、我们自己的内在冲动和习得反应的支配。文献承认抑制的几个子类别和分类。然而，最重要的区别似乎是阻止练习的自动运动反应的能力和忽略干扰手头任务的信息的能力之间的区别[参见例如19]]。前者，即反应抑制，被称为运动抑制[ 20 ]、反应抑制[ 21 ]、强效反应抑制[ 22、23 ]和行为抑制[ 24 ]。后者通常被称为冲突解决[ 25、26 ]、干扰干扰抵抗[ 23 ]和干扰控制[ 21、24 ]。本研究的重点是认知干扰控制，这里称为抑制。它是通过 Stroop 测试 [ 27 ]、抗眼跳测试 [例如28 ] 和侧翼任务 [29 ]，其中准确性和更典型的是反应时间（RT）作为结果衡量标准。

设定转换（SS）是指使一个人的思维和行动适应不断变化的情况或规则的能力。它可以被定义为现实生活中所需的更广泛的认知灵活性概念的一部分或重叠，例如当解决问题需要新的视角或情况需要应用不同的思维方式时[ 13 ]。设定转换能力通常被衡量为个人在测试中吸收新规则的速度和准确性，其中规则在单独的试验之间交替。测量集合转换能力的一些典型任务包括，加减任务 [例如30、31 ]、数字字母任务 [例如32 ]、威斯康星卡片分类任务 [ 33 ]或侧翼任务[29 ]。

执行功能在整个童年时期成熟[ 34,35,36,37 ] ，这种成熟似乎与大脑结构和过程的发育有关[ 38,39,40,41,42 ] 。EF 技能可能已经在学龄前儿童中进行了评估 [例如，36 , 43 – 47 ]，尽管在这样小的孩子中，这三种功能（工作记忆、抑制和设定转换）似乎是不可区分的，但往往会加重负担一个因素，而不是三个单独的因素 [ 48 , 49]。有人认为，这三个 EF 单元遵循不同的发育轨迹，并且可能仅在儿童后期或青春期才能相互分离 [ 18,50,51,52,53 ]。然而，抑制[见36 , 54 – 57 ] 和定势转换 [ 57 , 58 , 59 , 60 ] 已在学龄儿童中单独测量，并在这些研究中得出结论，在 10 至 12 岁左右达到成人水平年龄。

P3a成分
听觉 P3a 反应是由重复声音流中不常见的、不可预测的刺激引起的额中央最大正成分，在刺激开始后 200 到 400 毫秒之间达到峰值 [ 61 ]。它起源于大脑的多个区域，研究发现涉及额叶区 [2,3,4,5,6,7 ]和听觉皮层[ 62,63 ] ，甚至前扣带回[ 64 ]，海马体 [ 3 ] 和海马旁回 [ 65，有关评论，请参见66、67 ]。

引发 P3a 的不可预测的刺激可能是“异常的”，在某些声音特征（例如频率或强度）上偏离标准刺激，或者是高度显着的“新颖性”，声音与标准刺激没有任何相似之处。在他的评论论文中，Polich [ 13 ] 提出 P3a 通过对额叶工作记忆表征的定向改变来启动早期注意力过程；然后，这种注意力驱动的刺激信号传递到颞顶叶结构以创建 P3b。P3a 和 P3b 是超模态的，它们的幅度已被证明受到几个外源和内源因素的调节，例如使用奇怪范式的听觉协议中的注意力定向条件[ 64,68,69 ]]和任务的认知复杂性[ 14 ]。通常使用主动和被动听觉范式来研究注意力定向条件，其中较早的 P3a 和较晚的 P3b 成分都可能被引出[例如， 69、70 ]。当在被动范式中研究 P3a 时，刺激（标准、异常或新颖）不会被主动检测和指示，例如通过按钮按下 [ 61 , 71]。因此，通过关注 P3a，可以研究与非自愿注意相关的大脑反应，这与需要自愿注意的范式不同，在自愿注意的范式中，保持注意力集中在任务中的动机和弹性可能会影响反应，尤其是对于儿童。由于看起来小说，即与声音流中的标准声音有很大不同的非常显着的声音，会比异常声音引起更大的 P3a 振幅，即较小的变化 [ 68,72,73,74 ] ，因此通常认为P3a 反映了注意力不自觉地转向与标准刺激不同的声音 [ 13 , 66 , 75 , 76 ,77 ]。因此，标准声音和非标准声音（异常或新颖）之间的声学​​差异越大，P3a 就越大。

即使是婴儿和幼儿也表现出类似于成人 P3a 的阳性成分[ 78,79,80,81,82 ]。尽管在两种情况下看到相似的额叶地形，但小声音变化（异常）和新颖声音的 P3a 是否相同仍存在一些争议[参见，例如，13 ]。支持两种不同类型 P3a 的观点，P3a 大小似乎有两条发展轨迹，具体取决于刺激的质量。根据一些纵向[ 83,84,85 ]和横截面[ 10,86 ]] 研究表明，童年时期听觉声音流中的小偏差的强度似乎会增加，或成熟为类似成人的积极性[ 83 , 84 ]，持续到青春期后期[ 10 , 85 , 86 ]。尽管一些横断面研究显示出相互矛盾的结果（减少[ 68,87 ]或没有变化[ 88,89 ]] 在 P3a 幅度随年龄的变化），来自纵向研究的证据似乎表明，在频率或音素等方面存在较小偏差的情况下，辨别阈值会随着年龄的增长而降低，这可能反映了更有效的听觉检测。相反，根据几个横截面比较，显着干扰因素（例如听觉流中完全新颖的声音）的 P3a 幅度随着年龄的增长而下降[ 90、91 ，参见92中的数字]，并且这种下降甚至可能持续到青春期后期[ 89 ]。同样，与异常者的P3a 一样，一些关于新颖性 P3a的研究发现年龄组之间没有差异[ 93、94、95 ]]甚至结果指向相反的方向[ 96 ]。然而，由于 P3a 已被证明可以反映分心的程度[ 64、68、72、74 ] ，这种随着年龄的增长而下降似乎符合儿童似乎比成人更容易分心的观点[参见例如68，90 ]。换句话说，新颖的声音处理技术的成熟可能意味着更有效地抑制对分散注意力的声音的不自觉注意。然而，应该指出的是，这种效应背后还可能存在其他现象，例如对干扰声音的更有效的一般处理或一般认知系统发展中的其他变化。

尽管大多数研究P3 反应潜伏期的研究往往集中在 P3b 反应上，但儿童 P3a 反应的潜伏期似乎比成人更长 [ 97 ]。然而，不同年龄组的一些横断面比较发现，在儿童期和青春期，新声音 [ 98 ] 和较小的声音变化 [ 87 , 99 ] 的 P3a 潜伏期随着年龄的增长而减少，这表明较短的潜伏期反映了更成熟的处理偏差声音（有关评论，请参阅[ 100 ]）。

P3a 组成部分和行为测量
在一些针对成人 [ 11 , 13 , 14 ]、临床群体 [ 101 , 102 ] 或儿童和/或青少年 [ 10 , 12 ]的研究中，P3a 反应与设定转移和抑制有关。大多数将 P300 反应与行为测量（例如反应时间或工作记忆容量）联系起来的研究都是在活跃条件下测量的，并重点关注 P3b 反应。因此，它们倾向于告诉我们更多有关任务相关反应和反应时间的信息，而不是大脑处理的幅度或速度与行为技能之间更一般的联系。渊上等人。[ 103]] 对 4 至 21 岁的参与者进行了调查，发现 P3b 潜伏期和反应时间（按下目标音调的按钮）都随着年龄的增长而缩短。此外，一些针对学龄儿童的研究发现，奇怪范式中 P3b 反应的潜伏期与儿童的工作记忆分数（以数字跨度测量）之间存在联系 [ 104、105、106，儿童和成人：107 ]。布歇等人。[ 104]]还发现，单独测量的 P3b 反应的潜伏期与测量抑制的计算机化测试中的反应时间呈正相关，而 P3b 振幅与测量抑制的 Stroop 测试部分的完成时间呈负相关。关于 P3b 振幅，Barceló 等人。[ 14 ]发现任务相关声音的 P3b 振幅与设定转换任务中的反应时间之间呈负相关。然而，在反应时间和对与任务无关的新声音的 P3b 之间没有发现这种相关性。在他们的研究中，他们进一步提出，新的干扰物和熟悉的任务切换的处理具有共同的神经基质，因为 P3 成分显示出相似的头皮拓扑结构 [ 14 ]。

尽管 P3a 反应也被认为与注意力分配有关，但人们对其与执行功能的行为测量之间的关系似乎知之甚少。波利奇等人。[ 107 ]对儿童和成人进行了调查，发现P3a潜伏期和工作记忆得分之间存在联系，潜伏期越短，在数字广度测试中获得的分数就越高。研究抑制干扰物对成人视觉注意力的影响，Cowley [ 108]表明模式内干扰因素（与后续目标不一致的引物）对 P3a 幅度的影响比目标类型之间任务相关的差异大得多，这反映在反应时间和错误率上。换句话说，与转移任务（选择目标类型）的要求相比，抑制（不一致的干扰因素）的要求会导致更大的 P3a 和随之而来的反应时间变慢。此外，Saarikivi 等人。[ 10 ]发现在设定转换任务中表现出色的青少年（Nepsy II 中的抑制子测试，[ 109]]）对于音乐相关的异常刺激，表现出比表现不佳的同龄人更大的 P3a 振幅。这种差异在 13-15 岁青少年群体中出现，但在 9-11 岁青少年群体中没有出现。总而言之，第一项研究表明工作记忆分数和 P3a 潜伏期之间存在联系，第二项研究提出抑制和设定转移任务对相关 P3a 幅度的影响不同。Saarikivi 等人的第三项研究。[ 10 ]表明 P3a 幅度可能与组转换任务的表现相关。关于我们的研究，这是最相关的结果，因为它侧重于与设定转换相关的听觉反应和反应时间。

目前的研究
我们的横断面研究重点关注 10 岁儿童的 P3a 反应与抑制和转移技能之间的关联。为了验证我们的假设，我们对 42 名 10 岁儿童进行了测量。作为我们的P3a 研究范式，我们使用了成熟的多特征范式[ 83、110、111]。它由一种标准刺激和几种异常和新颖的刺激组成，之所以选择它，是因为我们没有合理的假设来在当前背景下选择特定的声学特征，而是探讨执行能力发展的神经指数和行为指数之间的关联。在更一般的层面上发挥作用。在 P3a 研究范式中，非标准刺激与标准刺激以交替的顺序呈现，它们由四种不同的异常声音和新颖的声音组成。每个异常刺激在一个特征（频率、持续时间、位置、间隙）上与标准刺激不同。新刺激（35 种不同的刺激）是日常生活中的机器声音，例如汽车喇叭声、门铃或电话铃声。这种范例能够同时快速收集声学上的微小偏差和截然不同的新颖声音的数据。通过修改后的侧翼任务来探究孩子们的执行功能。它使人们能够确定他们的反应时间，反映他们在抑制和转移技能方面的表现。

在童年成熟过程中，P3a 振幅似乎有两条平行轨迹，具体取决于听觉范式：已发现，对于标准刺激的小偏差，P3a 振幅会增加，而对于新声音，P3a 振幅会减少，而抑制和设定转换范式中的反应时间会变得更快[ 37 , 48 , 110 , 111 , 112]。然而，一项实验研究没有证据表明这些现象。因此，我们的第一个假设 H1 是：更快的抑制和设定转移处理与异常刺激的较大 P3a 振幅和新刺激的较小 P3a 振幅相关。此外，由于反映抑制和设定转移的反应时间以及 P3a 潜伏期在儿童时期往往会减少，因此我们的第二个假设 H2 是：更快的抑制和设定转移处理与异常刺激和新刺激的更短的 P3a 潜伏期有关。

为了研究我们的假设，我们进行了线性混合模型分析，其中异常声音（汇集所有异常刺激）和新颖声音的 P3a 幅度和潜伏期作为因变量，并通过反映抑制和设定转移的反应时间进行预测。儿童的语言和特殊需要教育状况也作为预测因素包含在模型中，因为它们被认为可能调节 P3a 反应。

结果
反映抑制和设定转移的反应时间不相关（p = 0.772）。P3a 响应的平均振幅和潜伏期也不相关，这是针对每种异常声音和新颖声音分别确定的

侧翼任务中的区块 2 和区块 3。A（上）代表块 2 中的一致（左）和不一致（右）试验，其中孩子应根据中间鱼的方向按下按钮。B（下）代表块 3 中的试验，其中目标鱼根据鱼的颜色而变化。当鱼是红色（左）时，孩子应该按照中间鱼的方向按下按钮，当鱼是黄色（右）时，孩子应该按照侧翼鱼的方向按下按钮。第 3 组包括一致和不一致试验

图 3描绘了对标准声音和异常声音的响应，以及所有参与者在电极 Fz 和 Cz 上平均的异常声音和新刺激的减法曲线，图 4显示了电极 F3、Fz、F4、C3、Cz、C4 上检查的减法波形， P3、Pz 和 P4。表2列出了分析中包含的试验数量，表3列出了 P3a 峰值潜伏期和平均振幅的平均值、SD 和中值。

根据线性混合模型，儿童的语言或特殊需要教育状况对异常刺激的 P3a 幅度没有主要影响 [ F (1, 36) = 1.290, p  = 0.264; F (1, 36) = 0.197, p  = 0.660，分别]。此外，RT INH和 RT SS对 P3a 振幅均没有主要影响 [ F (1, 36) = 0.798，p  = 0.378；F (1, 36) = 0.002, p = 0.969，分别]。这表明反映抑制或设定转移的反应时间与异常刺激的平均 P3a 振幅大小无关。儿童的语言和特殊需要教育状况之间没有发现显着的交互作用（p  = 0.682）。

儿童的语言或特殊需要教育状况对异常刺激的 P3a 潜伏期没有主要影响 [ F (1, 36) = 0.002, p  = 0.962; F (1, 36) = 0.033, p  = 0.857，分别]。抑制的反应时间对异常者的 P3a 潜伏期有显着的主要影响 [ F (1, 36) = 4.532, p  = 0.040]，而设定转移的反应时间没有这种影响 [ F (1, 36) = 0.040，p  = 0.843]。评估 P3a 潜伏期和RT INH之间关联方向的估计边际平均值表明， RT INH的第一和第三四分位数（Q1 = 14 ms 和 Q2 = 81 ms）对应于 296 ms 和 307 ms 的 P3a 延迟。这表明儿童的反应潜伏期较短，表现出与抑制技能相关的更快的反应时间。儿童的语言和特殊需要教育状况之间没有发现显着的交互作用（p  = 0.115）。

进行的线性混合模型显示，儿童语言状态对新刺激的 P3a 振幅或潜伏期没有显着的主效应 [ F (1, 36) = 0.530，p  = 0.471；F (1, 36) = 0.874, p  = 0.356，分别]。相反，特殊需要教育状况确实对 P3a 振幅和潜伏期有主要影响 [ F (1, 36) = 5.176, p  = 0.029; F (1, 36) = 4.899，p  = 0.033，分别]。RT INH或 RT SS对新刺激的 P3a 振幅没有显着的主效应[ F (1, 36) = 0.002，p  = 0.964；F(1, 36) = 0.074, p  = 0.788，分别]。同样，RT INH和 RT SS对新型 P3a 潜伏期均未发现显着的主效应[ F (1, 36) = 0.031，p  = 0.861；F (1, 36) = 2.173, p  = 0.149，分别]。儿童的语言和特殊需要教育状态之间没有发现显着的交互作用，无论是幅度还是潜伏期（分别为p  = 0.831，p  = 0.624）。

讨论
我们探索性研究的目的是调查 10 岁儿童的执行功能和 P3a 反应之间的关联。更具体地说，我们想知道在修改后的侧翼任务中，与抑制技能和设定转换相关的反应时间是否与小听觉异常和新刺激的 P3a 的幅度（假设 1）和潜伏期（假设 2）有关。一个独立的多功能 ERP 范例。

我们的结果部分证实了 H2：P3a 潜伏期与侧翼任务中单独测量的反应时间之间存在显着关联：与抑制控制相关的更快反应时间与异常者的较短 P3a 潜伏期相关。H1 未得到证实：未发现 P3a 振幅与与抑制技能或定局转换相关的反应速度之间存在关联。以往的研究尚未报道P3a潜伏期与抑制相关反应时间之间的这种联系，但无法知道这是否是由于缺乏研究或未报告（无效）结果所致。

先前的相关研究表明，至少在青少年晚期之前，与年龄较大的儿童相比，测量抑制和转移设定的任务的反应时间往往更短[ 50,112,113 ]。此外，新奇和异常声音的 P3a 延迟似乎随着儿童年龄的增长而减少 [ 100 ]。如果两种延迟都与两种反应时间相关，则可以推断这些关联是由于影响儿童所有反应时间和反应延迟的个体处理速度造成的。然而，我们的结果表明，与抑制相关的反应时间和异常声音的 P3a 潜伏期之间存在更具体的关联。这表明共享的神经过程是这两种机制的基础。

与我们的假设相矛盾的是，小的听觉异常以及新声音的 P3a 幅度与抑制或设定转换相关的反应时间无关。萨里基维等人。[ 10 ] 在他们的研究亚群中发现了设定转换任务的表现与 P3a 振幅之间的联系。他们研究了 9-11 岁和 13-15 岁的儿童，发现只有在青少年组中，较大的 P3a 振幅与较高的成绩（即更快的完成时间）相关。由于我们没有发现 10 岁儿童的 P3a 振幅与设定转换技能之间存在任何联系，因此我们的研究与较小年龄组的结果一致。抑制和转移能力似乎在 10 岁时仍在发展 [ 39, 50 , 58 , 59 , 60 , 112 , 113 , 114 ]，但对发育期P3a振幅的研究很少，P3a振幅的成熟峰值尚不清楚[ 100 ]。关于 P3b，van Dinteren 等人。[ 115]] 在他们的评论中得出结论，在青春期反应潜伏期达到最小值之前，P3b 振幅达到峰值。他们进一步讨论了这样一种可能性，即虽然反应延迟（以及在相同范例中记录的反应时间）可能与整体神经速度相关，例如由于髓鞘形成的发展，但幅度变化反映了不同的大脑过程，例如认知的强度回复。尽管 P3a 似乎（至少部分地）反映了 P3b 之外的其他认知过程，但潜伏期和幅度可能与类似不同模式的神经过程有关。

我们的研究设计旨在通过使用反应时间的差异作为单独 EF 技能的标记来避免任务不纯问题。RT INH和 RT SS在我们的样本中彼此不相关。此外，只有与抑制相关的反应时间与 P3a 潜伏期（偏差）相关。人们可以推测，这是由于抑制技能和定势转换技能在十岁时就出现了分歧，但我们的结果并不能证明情况确实如此。

似乎缺乏对 EF 技能和 P3a 反应的成熟以及它们在整个童年晚期和青春期之间的联系的研究。为了填补这一空白，最好进行为期数年、样本量较大的纵向研究。通过此类研究，可以评估这些特征的发展轨迹，从而获得更多关于影响青少年和年轻人日常生活的特性的知识。

目前的研究还存在一些不足。该研究的样本量不是很大，这削弱了结果的影响力。不幸的是，在一所学校内招募参与者限制了一个年龄段内可能招募的人数。此外，在我们的案例中，即使他们和他们的监护人同意参加研究的行为部分，一些儿童也拒绝参加脑电图测量，从而减少了同时拥有侧翼测试和脑电图数据的儿童数量。

我们的研究中接受特殊教育的儿童数量较多，可能会引发一些关于样本代表性的问题。即使在分析中没有考虑到这一点，我们认为也不会影响结果。样本中不包括患有严重发育障碍的儿童，所有儿童都参加了普通教育，其中——遵循芬兰特殊需要教育的分层框架——如果普通支持不足，特殊教育工作者会提供强化支持。此外，一些在反应时间和延迟方面具有异常值的原始参与者被排除在分析之外。如果所有接受特殊需要教育的儿童都被排除在研究之外，样本将代表更多的高功能人群（参见 心理学学生的认知能力）和中下阶层人口较少。由于这项研究是在芬兰学校进行的，具有包容性，参与者代表的样本比在实验室环境中进行测量的研究可能实现的样本要多。有资源将孩子带到这些环境中的父母通常代表较高的社会经济阶层，这降低了通过此类数据收集获得的许多结果的有效性。

ERP 范式中较长的刺激间间隔可能会导致偏差的 P3a 成分（正极性）更加显着。现在，对后续刺激的反应据称与先前的反应重叠，从而干扰了对现象的调查。未来的研究应该承认其设计中的这一缺陷。还值得注意的是，尽管我们试图通过使用反应时间差异来避免任务不纯问题，但在任务表现中可能无法将抑制和转移技能完全分开。任务要求也会从一个模块改变到另一个模块，并且反应时间的增加可能至少部分归因于除抑制和设定转移之外的其他需求的增加。

最后，重要的是要承认，尽管本研究提供了有关 10 岁儿童的执行功能和大脑测量的发育阶段的信息，但这并不是真正的发育研究。此类研究需要纵向设计或至少需要对不同年龄组进行横断面比较。

结论
据我们所知，这是第一次发现单独测量的 P3a 反应的潜伏期与抑制行为测量之间的联系，特别是在学龄儿童中。我们的研究表明，与 P3a 振幅不同，异常刺激的 P3a 潜伏期与反映抑制技能的反应时间相关。这些结果与抑制和 P3a 潜伏期通过共享神经机制相关的观点一致。因此，在群体层面上，似乎与小刺激和可能不相关的刺激（如 P3a 所示）相关的早期感觉水平注意处理速度相同的因素也有助于抑制不相关刺激的速度。