Neural Correlates of Joint Attention in Infants Aged up to 24 Months: A Systematic Review

Abstract

Introdução: A atenção partilhada é um marcador precoce da cognição social, que emerge por volta dos nove meses de idade e se torna mais frequente no reportório comportamental da criança durante o segundo ano de vida. Esta habilidade desempenha um papel fundamental no desenvolvimento de habilidades mais avançadas, como a linguagem e a Teoria da Mente, e constitui um marcador precoce para o diagnóstico do transtorno do espectro do autismo. Alguns estudos que investigaram os mecanismos cerebrais subjacentes à atenção partilhada em adultos sugerem o envolvimento de várias redes neurais no processamento de estímulos de atenção partilhada. No entanto, pouco se sabe sobre quais as áreas específicas do cérebro que estão associadas às habilidades de atenção partilhada em fases mais precoces do desenvolvimento, especialmente na infância. Objetivos: Este estudo tem como objetivo fazer uma revisão da literatura existente acerca dos correlatos neurais da atenção partilhada durante os dois primeiros anos de vida, de modo a compreender quais os padrões de ativação cerebral que são consistentemente recrutados e associados a esta habilidade. Métodos: A pesquisa bibliográfica foi realizada nas bases de dados PubMed, Web of Science, PsycINFO e Scopus, para estudos publicados em inglês até fevereiro de 2023, usando uma combinação de palavras-chave relacionadas com atenção partilhada, ativação cerebral e infância. Resultados: Após a triagem dos artigos com base no título e resumo e a análise dos artigos na íntegra, foram incluídos nove estudos, dos quais seis estudos usaram EEG, dois estudos usaram fNIRS e um estudo usou fMRI para avaliar a ativação cerebral das crianças. Os resultados mostraram que, desde cedo, várias áreas do cérebro estão associadas ao processamento de estímulos de atenção partilhada. Os estudos com EEG sugeriram um padrão de atividade cortical nas regiões frontais, centrais e parietais do cérebro das crianças, bem como dessincronização da banda alfa e maior amplitude do componente central negativo em resposta a estímulos de atenção partilhada. Por sua vez, os estudos com fNIRS encontraram ativação aumentada no córtex pré-frontal e na região do sulco temporal superior direito-junção temporoparietal em resposta a contextos de atenção partilhada. Por fim, um estudo com fMRI encontrou correlações significativas entre comportamentos de iniciação da atenção partilhada e a conectividade funcional em várias redes cerebrais. Conclusão: Os resultados desta revisão podem contribuir para uma melhor compreensão dos mecanismos cerebrais subjacentes às habilidades de atenção partilhada na infância e ajudar a identificar marcadores neurais para distúrbios do neurodesenvolvimento.

Background: Joint attention is an earlier marker of social cognition, which emerges around nine months of age and becomes more frequent in infant’s behavioral repertoire during the second year of life. This sociocognitive ability plays a key role in the development of more advanced abilities, such as language and Theory of Mind, and constitutes an early marker for the diagnosis of autism spectrum disorder. Previous studies that have investigated the neural mechanisms underlying joint attention in adults suggest the recruitment of several brain networks to process joint attention stimuli. However, less is known about what specific brain areas are related to joint attention abilities at earlier stages of its development, as in infancy. Objectives: This study aims to systematically review the existing literature on the neural correlates of joint attention during the first two years of life, to understand which patterns of brain activation are consistently recruited and associated with this important sociocognitive ability. Methods: Literature search was conducted in PubMed, Web of Science, PsycINFO and Scopus databases for studies published in English from inception to February 2023, using a combination of keywords related to joint attention, brain activation, and infancy. Results: After screening of the records based on the title and abstract and full-text examination, nine studies were included, of which six studies used EEG, two studies used fNIRS and one study used fMRI to assess infants’ brain activation. Results showed that, since early age, several brain areas are associated with processing of joint attention stimuli. Data from EEG studies suggest a pattern of cortical activity in frontal, central and parietal regions of the infants’ brain, as well as alpha-band desynchronization and larger amplitude of the negative central component in response to joint attention stimuli. In turn, fNIRS studies found increased activation in the prefrontal cortex and the right superior temporal sulcus-temporoparietal junction regions in response to joint attention contexts. Finally, one fMRI study showed significant correlations between initiating joint attention and the functional connectivity in several brain networks. Conclusion: Findings of this review may contribute to a better understanding of the neural mechanisms underlying joint attention abilities in infancy and help to identify neural signatures for neurodevelopmental disorders.