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认知与行为灵活性允许我们在面对不断变化的环境需求时适当调整思想和行为。通过对人类进行无创神经影像和行为研究，以及对动物进行药理和损伤研究，已经对实现灵活性的大脑机制进行了研究。这项工作确定了大规模功能脑网络，包括支持整个生命周期灵活性的侧向和眶侧前额顶叶、中扣带-岛叶和额纹状体区域。在早期生活神经发育障碍、青春期出现的临床状况和晚年痴呆中，灵活性可能会受到损害。我们对通过认知训练、体育活动和双语经验提高灵活性的证据进行了严格评估。 发展和生命周期研究表明，灵活性促进学术成就、就业成功、成功过渡到成年期以及其他最佳人生成果。同样，晚年的灵活性可以减轻衰老对认知衰退的影响。灵活性通常被认为包括认知和行为两个方面。广义上讲，“认知灵活性”被定义为根据情境背景在两种不同概念之间切换思维的心理能力。“行为灵活性”是指应对不断变化的环境条件所作出的行为适应性变化。因此，认知灵活性和行为灵活性这两个概念密切相关。由于评估认知灵活性的大多数实验室任务都需要行为输出，实际上它们衡量的是认知和行为灵活性的各个方面。同样，很难想象一种灵活的行为反应与灵活的认知无关。在神经科学文献中，“认知灵活性”和“行为灵活性”这两个术语通常可以互换使用，术语的差异最可能归因于它们起源的不同学科（分别是认知心理学和行为神经科学）。本文对认知与行为灵活性的神经机制进行了阐述。本文发表在Nature Reviews Neuroscience杂志。
灵活性的组成部分 认知和行为灵活性属于执行功能的更广泛范畴，即控制目标导向行为所需的过程。像认知图谱这样旨在系统地描述心理过程的项目将灵活性归类为执行和认知控制。不同执行功能下的过程是否可以被认为是相同基础机制的统一反映，这个问题已经通过使用潜在变量分析来检验执行功能的统一性或多样性。在一个有影响力的观点中，执行功能被假定为包括三个潜在变量：分别是心理集合的转换（“转换”）、工作记忆中的信息更新和监控（“更新”）以及抑制优势反应（“抑制”），这些变量之间存在适度相关，但又清晰可分。这一框架有助于解决任务不纯问题——即因为执行功能必然通过作用于其他认知过程来表现出来，所以任何执行任务都强烈涉及到与目标执行功能不直接相关的其他过程。当我们使用“灵活性”这个术语时，我们意味着通常与转换相关的执行功能方面。 同样地，关于灵活性的大量不断增长的文献来自于对工作记忆门控的研究，即在工作记忆中更新相关背景信息的过程，同时使分心信息保持在外。关于工作记忆中灵活性的神经机制的研究已在其他地方进行了回顾。 框1描述了两个历史上用于评估人类和动物灵活性的认知和行为神经科学的经典范式。威斯康星卡片分类测验（WCST）是为人类开发的神经心理学任务，用于测量推断指导行为的规则、基于抽象类别创建注意力集合以及随着任务需求的变化转换注意力和调整行为的能力。WCST的表现与转换（也称为“注意力切换”或“任务切换”）密切相关，这涉及到与不相关任务集合的脱离和随后与相关任务集合的积极参与。反转学习任务通常用于研究人类以及啮齿类和非人类灵长类动物的行为灵活性。这些范式评估了在面临变化的刺激-结果或反应-结果关系的情况下适应性应对的能力。在认知灵活性研究中被称为“转换试验”的东西，在行为灵活性实验中与“反转”相对应。转换和反转都是需要从一个任务或响应模式转换到另一个任务或响应模式的时刻。本文的第一个目的是从这些和相关的神经科学研究（框2）中汇集信息，总结关于认知和行为灵活性的脑系统和过程的已知情况。 在临床领域中，尽管基于《精神疾病诊断与统计手册》第五版（DSM-V）的诊断仍然是精神病学的常规，但美国国立心理卫生研究院已经推动将行为从分类转向维度化——也就是沿着一个连续体——而不是分门别类。这种研究领域标准（RDoC）方法认识到，行为维度可以跨越传统的诊断类别，并敦促从基因组到神经回路到行为和自我报告（例如，由参与者自己填写的问卷）整合多层次的信息，以理解跨越整个人类行为范围的基本功能维度。这个框架可能会导致一个更牢固地建立在生物学基础上的修订后的诊断分类法。RDoC矩阵的“认知系统”领域包括被标记为“认知控制”和“工作记忆”的结构，其中包含与认知和行为灵活性结构密切相关的子结构（目标选择/性能监测和灵活更新）。通过采用RDoC框架，可以就哪些认知任务最能检测灵活性达成共识，而该框架本身也在不断完善。 认知和行为的灵活性在影响早期生活的临床病症中受到损害，如自闭症谱系障碍（ASD）和注意缺陷/多动障碍（ADHD）；那些在青春期出现的病症，包括精神分裂症和情感障碍；以及晚发性痴呆症。虽然这些病症中的许多共享灵活性缺陷，但是不同病症的性质、严重程度和合并症状的模式增加了制定增强灵活性治疗策略的难度。本文的范围将涵盖这些临床问题，目标是确定跨诊断性地导致灵活性受损的共同认知、药理和神经生物学因素。最后，我们将对灵活性训练的潜在途径进行批判性评估，并讨论神经科学的未来方向。 灵活性的神经基质 认知灵活性从儿童早期到青少年和成年期经历了一个漫长的倒U型发展轨迹，在生命的第二到第三个十年达到顶峰，然后在晚年下降。在此，我们将总结侧外前额顶叶、眶侧前额顶叶、中扣带背岛和前额纹状体功能性脑网络在支持整个生命周期内灵活性方面的作用。我们将描述有助于灵活性发展的认知过程和神经特性，以及它在青年成人期的成熟和随着年龄增长的衰退。
人类的认知灵活性
在研究认知灵活性的神经基础时，参与者在进行功能性磁共振成像（fMRI）监测的同时，执行任务切换或集合转换范式。需要牢记的是，实验室测量和神经心理测试具有很高的结构效度，但可能并不总是与现实世界中的灵活行为相符，这些行为通常使用自我报告或报告者报告的问卷进行评估，具有更高的生态效度。行为评定执行功能表（BRIEF）是一种适用于儿童和成人的评估方法，包括衡量个体的转换能力、适应变化、灵活解决问题、切换注意力以及从一个话题转换到另一个话题的能力。成人参与者完成BRIEF作为自我报告，家长和老师可以完成这个评估来评价学龄儿童。包括儿童和成人灵活性评估的测试套件包括WCST、维度变换卡片分类、Delis-Kaplan执行功能系统（D-KEFS）、NEPSY-II以及剑桥神经心理测试自动化电池内外维度转换任务。 认知灵活性很难分离，因为它需要多个执行功能方面的融合。Neurosynth是一种用于综合人类神经影像研究结果的工具，通过文本挖掘和自动元分析产生神经激活模式与认知状态之间的映射。将描述组成执行功能的潜在变量的术语输入Neurosynth，显示与这些相互关联的认知结构相关的大脑图谱高度重叠（图1a）。 大量关于人类功能性神经影像学研究的文献，使用任务切换和设定转换范式，表明侧向前额顶叶网络（L-FPN）和中扣带岛叶网络（M-CIN）在支持执行功能和认知灵活性方面起到核心作用。L-FPN 也被称为执行控制网络，包括侧向前额叶皮层（PFCs；背外侧前额叶皮质（dlPFC）、腹外侧前额叶皮质和额下联合皮层（IFJ））、下顶叶小叶（IPL）、后下颞叶部分以及中扣带回的一部分。M-CIN 有时被称为突显网络或扣带-颞部网络，包括双侧前岛叶（AI）、前中扣带皮质和亚皮质结构，如杏仁核和丘脑。 虽然全脑激活模式揭示了努力控制和执行功能如何广泛地利用这些系统，但估计任务调节网络连接性的方法开始揭示特定实验操作如何与大脑区域之间的动态关系相关。例如，一项研究发现，在更新任务表示过程中，IFJ（额下联合皮层）被激活，这是灵活性的一个核心方面。在一个需要基于不同刺激维度灵活选择项目的任务中，参与者最初直接激活IFJ，通过功能连接招募其他L-FPN和M-CIN区域，包括dlPFC、IPL（下顶叶小叶）、前中扣带皮质和AI（双侧前岛叶）。观察到支持认知灵活性的功能网络拓扑结构存在相当大的个体差异，选定大脑区域之间的功能连接强度与任务表现的个体差异相关（图1b）。这一发现与早期证实IFJ中的领域通用任务切换激活的研究相一致，这一大脑区域在元分析共激活和静息状态功能连接中表现出与AI、dlPFC和IPL的关联。 动物的行为灵活性 通过对狨猴的行为灵活性进行评估，发现侧向前额叶（lateral PFC）损伤的动物在逆转学习或将行为反应转移到先前有奖励的选择上并无障碍。然而，这些猴子在额外维度的转换上受损（编者注：额外维度转换：在集合转换任务中，额外维度转换是指刺激的重要方面从一个类别切换到另一个类别（例如，在一个区分任务中，颜色不再是刺激的信息方面，形状成为区分特征））。患有眶额皮质（OFC）损伤的猴子表现出相反的行为：逆转学习受损，但额外维度的转换没有缺陷。这些发现导致了这样一个观点，即侧向前额叶对于在抽象感知维度之间转换反应是必要的，而OFC及相关的皮层纹状体回路对于在与强化有特定关联的不同刺激之间转换反应是必要的。类似的发现也在参与逆转学习范式的啮齿动物中观察到。大鼠的OFC失活会因为先前学到的选择的坚持而损害逆转学习。在逆转学习过程中，小鼠OFC中的神经元对规则切换有显著且短暂的反应。背内侧纹状体失活会损害逆转学习和策略转换，导致在选择新的选择模式后无法维持这些模式。背内侧纹状体被认为与多个前额叶亚区动态交互，产生新策略以促进行为灵活性。 对于人类来说，逆转学习比额外维度的转换容易得多，但使用功能性磁共振成像（fMRI）观察到的神经解剖学与动物类似。神经影像学还揭示了背侧前扣带皮质和下额回在逆转学习过程中对先前学过的反应和反应抑制的作用。 支持灵活性的大脑动力学 大脑动力学是支持复杂认知和行为的基础，包括灵活性。近期的研究已经研究了大脑区域之间功能耦合的动态变化。滑动窗口功能连接分析可用于量化大脑动态指标，包括“停留时间”（在特定大脑状态下花费的时间）、“发生频率”（给定大脑状态出现的次数）和“转换”（观察到大脑状态之间转换的次数）（图2a, b）。利用这种方法，已经表明某些整个大脑动态模式与更高水平的认知灵活性相关。在威斯康星卡片分类测试（WCST）中得分较高的个体表现出更多频繁出现的大脑状态的次数，以及与较低警觉和唤醒相关的较少频繁出现的大脑状态的次数（图2c）。特定网络之间的动态模式也与灵活行为有关。中扣带岛叶网络（M-CIN）的时变功能连接预测认知灵活性的个体差异。默认模式或内侧前顶叶网络（M-FPN）和侧向前额顶叶网络（L-FPN）之间的动态关系也与认知灵活性相关。一个使用隐马尔可夫模型的研究表明，个体在功能连接M-FPN和L-FPN区域的大脑状态中所花费的时间比例与认知灵活性的个体差异相关。综合考虑解剖连接和激活动态的多模态研究发现，白质网络与功能信号之间的更大一致性与更高的认知灵活性相关。 在神经典型成人中，大脑动态与灵活行为之间的新兴联系为理解这些过程在发展和衰老过程中如何受到影响奠定了基础。最近的研究表明，神经灵活性，即大脑区域在功能模块间改变依附关系的频率，在生命的前两年内随着年龄的增长而增加。在生命的另一端，表现良好的老年人在认知测试中展示了具有全局一致性的大脑状态，而表现不佳的人则表现出更频繁地在动态大脑状态之间切换。大脑状态之间转换的容易程度区分了年轻人和老年人，并进一步与D-KEFS所评估的执行功能联系起来。在年轻成人中，执行功能能力与M-CIN的大脑动态效率相关，而对于老年成人，这一能力与M-FPN的效率相关。在高级关联皮质中的大脑区域表现出高度功能灵活性，伴随着整个生命过程中在额和顶叶区域观察到的可区分的年龄相关变化。一些最近的研究进一步表明，任务表现的个体差异如何与动态大脑组织的模式相关。总的来说，这一新兴领域的研究符合这样一个观点，即大脑在应对变化需求时能够灵活地重新配置自身的能力可能是灵活行为的个体差异的基础。 脑可变性和灵活性  图 3 | 量化大脑信号可变性。 a | 平均平方连续差是计算大脑信号可变性的一种方法。应用于神经时间序列数据，平均平方连续差根据所示方程计算。 b | 大脑信号可变性在生命周期中在不同大脑区域的增加和减少可能与行为表现的变化相关。在大多数大脑区域，大脑信号可变性随着生命周期的推移呈线性减少，唯一的例外是前岛，其可变性呈年龄相关的线性增加。在早期和晚期生活中，推测是大脑区域间可变性的较大差异可能导致次优的行为表现。在中年期间，最佳行为表现可能与不同大脑区域之间高低可变性之间的平衡有关（黑箭头）。  执行功能损害总体上以及灵活性损害特别地，在许多心理病理形式中都有观察到，并可能作为跨诊断中介表型。除了睡眠-觉醒障碍可能的例外，DSM-V类别中的所有类别都包括执行功能领域受损的临床状况；这引发了关于灵活性构念具有区分价值的程度的问题。在记录灵活性缺陷的多种疾病中，即使基本感知和运动任务的表现保持不变，也可以观察到这些损害。 灵活性缺陷可以在具有早期生活发病的神经发育状况中观察到，例如ASD和ADHD，以及在青春期出现的精神病状况，包括情感障碍、强迫症（OCD）和精神分裂症。晚发性痴呆，包括帕金森病和阿尔茨海默病，也以僵化和认知不灵活为特征。本节将探讨在这些病症中，不同程度的灵活性缺陷在整个生命周期内所依赖的共同和不同的神经机制（表1）。 发展性障碍中的灵活性 ASD和ADHD是两种常见的、异质性神经发育障碍，通常在生命的前5年被诊断出来。在ASD或ADHD的儿童中，执行功能和灵活性缺陷通常在实验室环境和日常活动中被观察到。尽管ASD、ADHD或共患ASD和ADHD的儿童都可能表现出灵活性缺陷，但这些问题的性质和严重程度在这些障碍之间甚至在同一种障碍内部都可能有所不同。 早期发展心理病理学研究和最近的荟萃分析证实了ASD在各个领域的广泛执行功能障碍，以及在灵活性方面的更具体的损害，通常用WCST进行评估。在ASD中，受限和重复行为（RRBs）被认为是核心缺陷，可能包括刻板动作、坚持相同和限定或持续性兴趣。RRBs的严重程度与ASD中认知不灵活性的测量相关。跨诊断研究RRBs背后的神经回路指出，前纹状体系统在调节这些行为方面起着关键作用。最近关于自闭症中认知和行为灵活性的神经机制的综述还指出，针对任务切换和设定转换，L-FPN和M-CIN激活模式呈非典型。 虽然ASD的特点是在应对日常变化方面的灵活性困难，但ADHD的儿童在注意力集中方面有困难，并在瞬间行为中表现出高度的可变性。ADHD的诊断标准包括注意力不集中、过动和冲动，这可以被认为是易分心或过度灵活性的表现。然而，这个问题并不像“ASD中的灵活性受损”与“ADHD中的灵活性增强”那么简单，因为这两种疾病之间的共病率非常高，以至于在同一个个体中可能表现出受损的灵活性和注意力不集中的组合。有些报道声称，在ADHD中执行功能障碍比在ASD中更普遍，也更严重，然而，研究灵活性的研究发现，ASD儿童在WCST上的表现比ADHD儿童更差。与ADHD相比，ASD中更明显地观察到与年龄相关的执行功能改善。尽管并非所有主要诊断为ASD的儿童都表现出执行功能障碍，但绝大多数共患ASD和ADHD的儿童确实表现出执行功能损害。 迄今为止，只有少数几个神经影像学研究同时检查了ASD和ADHD。其中一个研究发现了这些疾病儿童的内在功能连接中心性在共享和不同模式方面的证据。另一个报道没有发现在诊断组之间的功能网络连接差异。尽管假设ASD和ADHD中认知不灵活的共同行为表现应反映在共享的神经底质中，但很少对支持这些疾病中灵活性的大脑回路进行评估。现在，数据驱动的技术正被用来识别在诊断类别之间重叠以及在诊断类别内呈现异质性的关键功能维度。例如，使用社区检测算法识别出跨诊断执行功能亚型，并且在灵活性方面表现出不足的亚型中的儿童在应对增加的执行任务需求时未能调节顶叶活动。其他研究也为跨诊断执行功能类别提供了证据，这些研究使用潜在剖面分析检查ASD、ADHD和共病的ASD和ADHD。一项使用脑磁图研究发现，在一个内维度/外维度转换任务中，ASD儿童的顶叶活动比ADHD儿童更强烈，两组都表现出持续的顶叶激活，且没有从顶叶到额叶区域的大脑激活顺序进展。需要进一步的研究来了解这些神经发育障碍中减少或增强灵活性的大脑激活模式和动力学，以及有时可以观察到的悖论组合（例如，不灵活与易分心并存）。这项工作可能关注特定大脑网络内的动力学如何支持执行功能的不同领域。例如，已经证明，神经典型成人注意力分散的个体差异与M-CIN（而非L-FPN）的内在动力学有关。 测量问题使得评估ASD和ADHD中灵活性缺陷及其神经基础变得复杂，因为不同研究中使用了实验室测量、神经心理测试和信息报告问卷的不同组合。值得注意的是，ASD中记录良好的不灵活的日常行为并不一定与实验性评估的认知灵活性缺陷直接相关。已经开发了针对自闭症灵活行为的标准化信息报告评估，例如灵活性量表，它揭示了与日常/仪式、过渡/变化、特殊兴趣、社交灵活性和创造性相关的因素。然而，这些灵活性的细致测量方法尚未在跨诊断评估环境中常规使用，这仍留下了一些关于神经发育障碍特征的执行功能和灵活性缺陷具体轮廓的问题。 青春期和中年的灵活性 青春期是一个关键的发展时期，以戏剧性的身体、社会和情感变化为特点，这需要认知灵活性来成功应对。青春期还与心理病理学的发病风险和易感性时期重合，包括焦虑、抑郁、强迫症和精神分裂症。支持认知控制的大脑回路在青春期仍在发展，部分原因是由于边缘和执行控制系统的不同发展。这些不对称性在研究中得到了证实，研究表明青少年比成年人更快地从负面奖励预测错误中学习，并在概率性反转学习过程中更大程度地招募右侧AI（前岛叶）。 青春期可能出现情绪障碍迹象，包括焦虑和抑郁。病理性焦虑涉及过度担忧或倾向于纠结困难并将未来问题看得比现实中更可能发生，而抑郁症涉及沉思或在悲伤的心情和经历中被动地关注令人痛苦的想法。担忧和沉思可能反映了重复负面思维的同一潜在结构，这可能是思维不灵活和难以在情绪调节过程中调动L-FPN执行控制系统的产物。 另一种以严重灵活性损害为特征的青春期发病障碍是强迫症（OCD）。强迫症中的灵活性缺陷表现为反复出现和持续的思维、冲动和冲动的不适应性模式，这些模式是侵入性的，以及包括个体感觉有冲动去执行的重复行为的强迫症状。跨强迫症和ASD的神经影像研究提供了证据，表明前额纹状回路内功能连接性的增加与更严重的重复行为症状相关。在强迫症中，在认知灵活性任务表现过程中，扣带回和前额纹状区域的激活减少通常会被报告。 精神分裂症是另一种在青春期晚期出现的病症，与认知灵活性降低有关，通常伴随着额叶代谢低下。患有精神分裂症的个体在WCST上的表现比强迫症患者更差，这表明这两种疾病中基底-皮质前额回路内不同子系统的参与。正如在一般人群中一样，前额纹状回路似乎与精神分裂症中认知灵活性表现的变异性有关。 在神经系统疾病中的灵活性 虽然在正常衰老过程中可以观察到执行功能和灵活性的缺陷，但这些问题在影响晚年生活的神经系统疾病中可能会进一步加剧。老年人的侧向前额控制区域效率降低，与年轻人相比，他们通过增强额颞连接来弥补任务切换性能的衰退。衰老的默认-执行耦合假说认为，老年人在执行控制任务的性能下降和灵活性减少是由M-FPN和侧向前额区域的不灵活耦合所支撑。最近对衰老中执行功能的fMRI研究的荟萃分析显示，IFJ（额下联合皮层）在年轻人和老年人之间被不同程度地激活。此外，随着年龄的增长，IFJ与其他执行功能相关脑区之间的功能连接减少。全脑计算模型允许量化整个生命周期中认知性能变化的基础的亚稳态和再校准过程。这些模型可以帮助澄清在网络层面上观察到的去特异性，例如衰老的默认-执行耦合假说所提出的那样，可以被视为衰老大脑中结构完整性下降的补偿。 痴呆的一个表现是与正常衰老相比执行功能受损加剧，包括心理灵活性的恶化和认知僵化的发生。一个不断增长的功能性神经影像学文献，包括从神经心理学评估中改编的任务切换和集合转换任务（尤其是WCST），研究衰老和痴呆中的认知灵活性缺陷，证实了前额皮质区域在维持这些功能中的关键作用。帕金森病中观察到的灵活性缺陷可能是由于多巴胺耗竭导致的前额纹状体回路功能障碍。在神经系统疾病中，不同方面的认知灵活性可能受损。例如，影响集合转换能力的前额顶叶变化表征肌萎缩侧索硬化症患者，而影响规则推断的前额纹状体变化则见于原发性肌张力障碍和帕金森病。 执行功能障碍综合征，包括工作记忆、认知灵活性和抑制控制的损害，出现在由阿尔茨海默病引起的进行性痴呆综合征中。正电子发射断层扫描证实这种综合征伴随着前额顶叶代谢减低。总的来说，关于衰老和痴呆中灵活性的文献指出了前额顶叶和前额纹状体功能障碍，正如人类和动物研究所预测的那样。 虽然我们在这里关注与灵活性缺陷相关的适应不良结果，但灵活性降低也可能与适应性或健康特征相关，而且所需的灵活性水平可能会根据上下文波动。因此，在某些情况下，灵活性的改变可能代表对环境感知特征的正常适应。在帕金森病中，认知障碍（如思维迟缓和认知不灵活）与运动障碍平行，这表明在一个被认为更静止的世界中，减少灵活性可能是合适的反应。同样，在需要集中注意力和抑制干扰的任务中，认知稳定性（认知灵活性的相反）也可能有益。因此，在特定条件下，减少的灵活性可能反而是最佳选择。 药物和灵活性训练 动物研究已经揭示了特定神经递质系统如何支持灵活的认知和行为。在人类中，认知训练范式和体育活动被认为是增强灵活性的手段，而且从发育和衰老研究的初步证据表明，双语可能赋予更大的灵活性。本节将总结关于认知和行为灵活性的药理学方面的已知信息，然后批判性地回顾认知灵活性增强和训练的研究。 支持灵活性的药理学。 血清素和纹状体多巴胺神经递质系统在逆转学习中具有调节作用，这一点通过人类和动物损伤、刺激和神经影像学研究得到证实。在人类中，短暂的脑血清素耗竭会影响逆转学习过程中负反馈的处理。l-多巴戒断研究表明，未接受药物治疗的帕金森病患者在任务切换时表现出形式上的僵化，即切换成本增加。哌甲酯是一种影响多巴胺和去甲肾上腺素活动的兴奋剂，长期以来一直用于治疗多动症和其他发育障碍。猕猴在给予治疗剂量的哌甲酯后，有一些证据表明该药物可能会损害任务切换表现。这表明改善注意力集中的能力可能会以损害灵活性为代价。综合这些发现，可以得出结论，血清素能和多巴胺能信号在灵活的认知和行为中起着关键作用。 纹状体胆碱能系统似乎也在行为灵活性中发挥作用。在逆转学习过程中对人类进行质子磁共振波谱研究发现，背侧纹状体中胆碱水平较低与顽固性试验次数较少相关。然而，对胆碱能系统对灵活性的贡献的研究变得复杂，因为许多胆碱能神经元会与乙酰胆碱一起共释放谷氨酸或GABA。 提高灵活性的干预措施。计算机化认知训练、体育活动和专门的课程被认为是可能改善儿童灵活性的干预措施，但支持这些干预措施有效性的证据参差不齐。成功的项目涉及对执行功能的反复练习和逐步增加挑战，最初受损较严重的儿童从认知训练和体育活动干预中获益最多。通常，针对执行功能的某一特定方面的训练可以产生短期的狭窄转移，但不会推广到执行功能的其他方面。例如，工作记忆训练可以改善工作记忆表现，但不能改善抑制过程或其他技能。在一个研究中，实施了一种基于游戏的灵活性训练，旨在增加儿童的动力，在未经训练的执行控制任务中发现了长期转移效应。研究作者还报告称，基于游戏的灵活性训练组在阅读理解方面的表现改善更大，这种效果仅在6周后的随访中出现。这些发现表明，在执行控制训练任务中增加游戏元素可能会增加复杂性，有助于将其转化为学术能力。 神经发育障碍中的灵活性训练也取得了不同的结果。一项为ASD儿童设计的计算机工作记忆和认知灵活性训练在一项随机对照试验中没有产生差异性改善。一种被称为“摆脱困境并保持目标”的执行功能干预旨在通过认知行为项目解决对相同事物的坚持、灵活性、目标设定和计划。这种干预已被证明对改善ASD儿童的课堂行为、灵活性和问题解决能力有效。 认知训练已被用于对抗与年龄相关的认知衰退，已证明在健康的老年人（60岁及以上）中，训练可引起结构和功能性大脑变化。一项任务切换研究报告了训练相关的任务表现改善，但在未经训练的类似灵活性任务中转移有限，且在1年后未经训练的执行功能领域没有改善。 研究审查了有氧运动或阻力训练干预（没有认知成分）对执行功能的影响，结果似乎表明几乎没有或没有执行功能的好处，尽管具有认知挑战性的运动，如武术，可以产生一定的益处。在大约60岁及以上的成年人中，有氧运动干预可能通过防止随时间推移海马体积减少而对认知产生有益影响。关于体育活动干预对执行功能的影响的研究报道的小效应与以下事实形成鲜明对比：心血管健康状况较好的儿童在执行功能组件上表现更好，包括信息处理和控制、视空间工作记忆和注意力效率。同样，总体上运动更加积极的个体在执行功能方面表现优于那些更加久坐的人。 关于双语对灵活性的影响： 全球超过50%的人口是双语的，或者能够以同等的熟练程度使用两种语言。"双语优势"的概念表明，能熟练使用两种语言的个体可能会发展出认知优势，特别是在执行功能领域。支持双语优势的证据表明，抑制和监控可能是使具有多样化语言经历的个体具有更强执行控制能力的潜在机制。这个模型认为，双语个体词库中的两种语言在一定程度上总是活跃的，并且在选择上存在持续的竞争。终身处理和解决语言之间的竞争的经验，需要不典型地用于语言处理的大脑区域。双语经验会重新组织大脑网络，以创建更有效的执行控制机制，并在非语言处理依赖于相同执行控制网络时产生认知优势。由于语言切换涉及与执行控制和抑制过程相关的同样的额叶系统，因此认为双语经验会导致这些大脑系统的整体增强。 目前关于双语的研究结果不一，关于双语和执行功能领域认知优势之间的关系尚无共识。一些研究人员报告双语个体具有认知优势，而其他人未能在典型发育儿童和成年人中复制这些发现。然而，在低社会经济地位的儿童中观察到了双语优势。同样，在经历与年龄相关的认知衰退的个体中，观察到了一个"认知储备"，双语大脑更能抵抗神经退行性变和痴呆。观察到双语经验有助于抵消执行过程中与年龄相关的损失，这导致了一个提议，即双语可能通过抵消通常在晚年观察到的认知控制能力下降，作为一种对抗痴呆的神经保护因素。因此，双语优势可能在特定情况下表现出来，但关于这个话题还需要进一步研究。 总结和未来方向 神经科学研究利用既适用于人类又适用于动物研究的范式探讨了灵活性。这项研究表明，认知和行为灵活性涉及依赖于一些大型前顶叶和前纹状体脑网络协同功能的执行控制过程，这些网络执行显著性检测、注意力、抑制、工作记忆和切换过程。了解这些网络的典型发展、成年期的稳定以及与衰老相关的潜在瓦解是确定有效策略的第一步，以解决精神和神经障碍中的灵活性缺陷并在整个生命周期内增强灵活性。例如，识别支持临床和神经典型人群中不同程度灵活性的独特大脑特征可能有助于确定针对特定个体具有最高成功概率的干预措施。借助神经影像学获得的机制洞察将有助于改进我们目前的诊断分类学，并使我们朝着实现精准医学目标迈进。 未来的方向包括解决测量问题，以最大限度地提高研究灵活性的生态和结构效度。重要的是要承认，具有高可靠性的自评或他评量表可能更好地预测现实生活中的个体差异，而对于内部实验操作敏感的实验室基于表现的测量可以揭示任务表现背后的过程。必须开发针对特定年龄范围进行标准化的跨诊断评估，并普遍采用，以便描述临床状况中受影响的灵活性的共同和独特方面。已经为成人开发了几种自评量表，包括认知控制和灵活性问卷、认知灵活性量表和心理灵活性问卷。未来研究中对问卷的一致使用将为灵活性缺陷的临床特征提供更清晰的画像。然而，通常情况下，自评/他评和行为测量之间的相关性较弱，因为行为测量在结构化情境中对反应进行了索引，而自评/他评调查个体在现实生活中的行为。展望未来，如何将基于实验室的客观行为灵活性测量与现实世界中的灵活行为指数相结合的挑战必须得到解决。最近的方法侧重于测量“热”或情感显著的灵活性，并开始关注隐性而非显性灵活性表现测量作为现实世界和实验室表现之间的可能桥梁。 采用RDoC框架的转化神经科学研究可能会继续建立关于M-CIN、L-FPN和M-FPN之间的相互作用作为精神疾病共同神经生物学基质的发现。计算精神病学这个新兴领域努力利用数据驱动方法和机器学习来改善疾病分类和预测治疗结果，通过关注具有明确关联到现实生活结果的跨诊断结构（如灵活性）将受益。然而，这些临床导向的努力的成功，取决于神经信息学努力构建生物学通知的心理过程分类的进展。 目前，尚无干预研究证明改变大脑网络动态对成功训练灵活性的作用。在为工作记忆训练提供动态大脑网络重构证据的类似工作基础上，未来的研究应集中努力揭示有效的认知和行为灵活性训练如何改变大脑动态。认知训练研究通常对技能的远程转移提供有限的支持。同样，虽然锻炼的累积效果对大脑和认知明显有益，但还需要进行更多研究来确定最适合提高执行功能和灵活性的运动干预类型和剂量。如果双语能力在某些情况下可以带来灵活性优势，那么鼓励双语可能是一种改善灵活性的“自然干预”策略。双语可能带来的灵活性增强为从小学习多种语言提供了额外的动力。灵活性研究的下一个前沿很可能涉及临床心理学家、医学专业人士、神经科学家、工程师、计算机科学家和教育工作者之间的合作。 |
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