认知干预中任务难度对大脑血氧及功能网络的影响

杨睿; 刘磊; 周江杰; 谭佳; 王子洪

doi:10.3969/j.issn.1002-3208.2026.04.002

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认知干预中任务难度对大脑血氧及功能网络的影响

论著 | 更新时间：2026-08-17

- 认知干预中任务难度对大脑血氧及功能网络的影响
- The effect of task difficulty on cerebral blood oxygen and functional network in cognitive intervention
- 北京生物医学工程 2026年45卷第4期页码：340-347
- 作者机构：
  
  1.陆军军医大学第一附属医院医学工程科（重庆 400038）
  2.重庆医科大学附属第一医院肿瘤科（重庆 400016）
- 作者简介：
  
  王子洪，硕士，高级工程师。E-mail：wangzihong@tmmu.edu.cn
- 基金信息：
  
  重庆市科卫联合医学科研面上项目(2022MSXM060);重庆市技术创新与应用发展专项面上项目(cstc2019jscx-msxmX0183)
- DOI：10.3969/j.issn.1002-3208.2026.04.002
  中图分类号： R318.04
- 收稿：2025-04-24，
  
  修回：2025-08-11，
  
  网络首发：2026-08-17，
  
  纸质出版：2026-08-20
- 稿件说明：
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杨睿，刘磊，周江杰，等.认知干预中任务难度对大脑血氧及功能网络的影响［J］.北京生物医学工程，2026，45（4）：340-347，370.

YANG Rui，LIU Lei，ZHOU Jiangjie，et al.The effect of task difficulty on cerebral blood oxygen and functional network in cognitive intervention［J］.Beijing Biomedical Engineering，2026，45（4）：340-347，370.
杨睿，刘磊，周江杰，等.认知干预中任务难度对大脑血氧及功能网络的影响［J］.北京生物医学工程，2026，45（4）：340-347，370. DOI： 10.3969/j.issn.1002-3208.2026.04.002.

YANG Rui，LIU Lei，ZHOU Jiangjie，et al.The effect of task difficulty on cerebral blood oxygen and functional network in cognitive intervention［J］.Beijing Biomedical Engineering，2026，45（4）：340-347，370. DOI： 10.3969/j.issn.1002-3208.2026.04.002.

摘要

目的

探讨认知干预训练中任务难度因素对大脑血氧响应和功能网络的影响。

方法

采用经典Stroop范式，任务设置为中性刺激（Neutral）与冲突刺激（Incongruent），通过多模态数据融合方法同步采集行为学指标（准确率、反应时间）和大脑皮层血氧（blood oxygen，HbO）信号。将左侧额叶（L_F）作为目标区域进行功能连接分析，比较集群系数（cluster coefficient，CP）、平均最短路径长度（average shortest path length，LP）、局部效率（local efficiency，Eloc）、全局效率（global efficiency，Eg）和小世界属性（small-world property，Sigma），分析两组任务中大脑网络效率差异。

结果

与Incongruent组相比，Neutral组具有较低的反应时间（

0.05）和较高的准确率（

0.001），且两个行为学指标间存在显著负相关关系（

=-0.683，

0.001）。任务难度从Neutral任务增加至Incongruent任务时，大脑皮层HbO浓度显著增加（

=0.001），L_F与右侧额叶R_F的连接减弱，与右侧顶叶R_P的连接加强。此外CP（

0.001）

、

LP（

0.05）

、

Eg（

0.001）和Sigma（

0.001）等大脑网络评价指标均显著变化。

结论

额叶是认知干预训练过程中的重点监测区域；任务难度变化改变跨半球间的信息流向；增加任务难度促使大脑功能网络效率提升。本研究促使调节任务难度水平精准调控大脑功能重塑成为可能，最终获得最佳的认知干预训练效果。

Abstract

Objective

To investigate the effect of task difficulty on cerebral blood oxygen response and functional network in cognitive intervention training.

Methods

The classic Stroop paradigm was adopted， with task settings divided into neutral stimuli （Neutral） and conflicting stimuli （Incongruent）. Through multimodal data fusion methods， behavioral indicators （accuracy rate， reaction time） and cortical blood oxygen （HbO） signals were synchronously collected. The left frontal lobe （L_F） was selected as the target region for functional connectivity analysis. The cluster coefficient （CP）， average shortest path length （LP）， local efficiency （Eloc）， global efficiency （Eg）， and small-world property （Sigma） were compared to analyze the differences in brain network efficiency between the two task groups.

Results

Compared with the abnormal group， the Neutral group had lower reaction time （

0.05） and higher accuracy rate （

0.001）， and there was a significant negative correlation between the two behavioral indicators （

0.683，

0.001）. When the task difficulty increased from Neutral task to variable task， the HbO concentration in cerebral cortex increased significantly （

=0.001）， the connection between L_F and right frontal lobe（R_F） weakened， and the connection between L_F and right parietal lobe（R_P） strengthened. In addition， CP （

0.001）， LP （

0.05）， Eg （

0.001） and Sigma （

0.001） were significantly changed.

Conclusions

The frontal lobe is a key monitoring area during cognitive intervention training； changes in task difficulty alter the information flow between hemispheres； increasing task difficulty promotes the efficiency of brain functional networks. This research makes it possible to precisely regulate the difficulty level of the task to accurately control the brain’s functional remodeling， ultimately achieving the best cognitive intervention training effect.

关键词

Keywords

references

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