The neural processes that underlie the functional emergence of human cognitive functions, particularly those associated with the prefrontal cortex (PFC), are of growing interest to developmental psychologists and neuroscientists. Specifically, working memory functions have been correlated with PFC activity in nonhuman primates and adult humans but have not been extensively studied in children. We examined the developmental emergence of functions involved in working memory through the use of the Cambridge Neuropsychological Test Automated Battery (CANTAB), a computerized battery of nonverbal visually-presented neuropsychological tests designed to dissociate frontal from temporal lobe behavioral functions. Participants were normal children, aged 4–8 (n = 181) and a small group of young adults (n = 24) who completed measures of Spatial Memory Span, Spatial Working Memory, the Tower of London planning task, Visual Pattern and Spatial Recognition tasks, and a Set-Shifting task. Findings indicate a general age-related progression in ability levels on frontal lobe tasks, with 4-year-olds performing worse than 5- to 7-year-olds on all measures. Eight-year-olds are superior to younger children in their ability to solve complex problems but have not yet reached adult levels of performance on the most difficult items of the Tower of London and Spatial Working Memory tasks. We conclude that the development of working memory functions proceeds dimensionally, starting with refinement of basic perceptual and sensorimotor functions and culminating with the physiological maturation of widespread neural networks that integrate complex processing demands inherent to working memory tasks.

The prefrontal cortex modulates executive control processes and structurally matures throughout adolescence. Consistent with these events, prefrontal functions that demand high levels of executive control may mature later than those that require working memory but decreased control. To test this hypothesis, adolescents (9 to 20 years old) completed nonverbal working memory tasks with varying levels of executive demands. Findings suggest that recall‐guided action for single units of spatial information develops until 11 to 12 years. The ability to maintain and manipulate multiple spatial units develops until 13 to 15 years. Strategic self‐organization develops until ages 16 to 17 years. Recognition memory did not appear to develop over this age range. Implications for prefrontal cortex organization by level of processing are discussed.

Healthy adolescents (79 girls, 66 boys), ages 9-17, completed the Iowa Gambling Task (IGT; A. Bechara, A. R. Damasio, H. Damasio, & S. W. Anderson, 1994) as well as working memory (digit span) and behavioral inhibition (go/no-go) tasks. Cross-sectional age-related changes were seen on all 3 tasks. Gender differences were seen in IGT deck preference and attentional variables (i.e., go/no-go hit rate and forward digit span). After age, gender, and general intellectual abilities were controlled for, IGT performance was not predicted by working memory or behavioral inhibition scores. Findings suggest that the ventromedial prefrontal cortex or its connections are functionally maturing during adolescence in a manner that can be distinguished from maturation of other prefrontal regions. Development of these functions may continue into young adulthood.

Post-mortem histological and in vivo neuroimaging findings both reveal frontal lobe development that extends beyond the adolescent years. Few studies have examined whether this protracted neurodevelopment coincides with improvements in adolescent performance on putative frontal lobe tasks. An instrumental function supported by the frontal lobes is working memory, the ability to maintain and manipulate information online. This study investigated the performance of typically developing children and adolescents on a battery of working memory tasks. Findings revealed an improvement in performance on most working memory tasks across the adolescent years. In contrast, no improvement was observed on tasks largely supported by more posterior neural substrates. Current findings indicate a similar unfolding of the executive aspects of verbal working memory as previously demonstrated with spatial working memory. Factor analysis revealed a grouping of working memory tasks based largely on task demands, irrespective of working memory domain, adding support for process-specific models of prefrontal organization. Important implications for typical and atypical frontal lobe development are discussed.

Importance Most research to understand postacute sequelae of SARS-CoV-2 infection (PASC), or long COVID, has focused on adults, with less known about this complex condition in children. Research is needed to characterize pediatric PASC to enable studies of underlying mechanisms that will guide future treatment. Objective To identify the most common prolonged symptoms experienced by children (aged 6 to 17 years) after SARS-CoV-2 infection, how these symptoms differ by age (school-age [6-11 years] vs adolescents [12-17 years]), how they cluster into distinct phenotypes, and what symptoms in combination could be used as an empirically derived index to assist researchers to study the likely presence of PASC. Design, Setting, and Participants Multicenter longitudinal observational cohort study with participants recruited from more than 60 US health care and community settings between March 2022 and December 2023, including school-age children and adolescents with and without SARS-CoV-2 infection history. Exposure SARS-CoV-2 infection. Main Outcomes and Measures PASC and 89 prolonged symptoms across 9 symptom domains. Results A total of 898 school-age children (751 with previous SARS-CoV-2 infection [referred to as infected ] and 147 without [referred to as uninfected ]; mean age, 8.6 years; 49% female; 11% were Black or African American, 34% were Hispanic, Latino, or Spanish, and 60% were White) and 4469 adolescents (3109 infected and 1360 uninfected; mean age, 14.8 years; 48% female; 13% were Black or African American, 21% were Hispanic, Latino, or Spanish, and 73% were White) were included. Median time between first infection and symptom survey was 506 days for school-age children and 556 days for adolescents. In models adjusted for sex and race and ethnicity, 14 symptoms in both school-age children and adolescents were more common in those with SARS-CoV-2 infection history compared with those without infection history, with 4 additional symptoms in school-age children only and 3 in adolescents only. These symptoms affected almost every organ system. Combinations of symptoms most associated with infection history were identified to form a PASC research index for each age group; these indices correlated with poorer overall health and quality of life. The index emphasizes neurocognitive, pain, and gastrointestinal symptoms in school-age children but change or loss in smell or taste, pain, and fatigue/malaise–related symptoms in adolescents. Clustering analyses identified 4 PASC symptom phenotypes in school-age children and 3 in adolescents. Conclusions and Relevance This study developed research indices for characterizing PASC in children and adolescents. Symptom patterns were similar but distinguishable between the 2 groups, highlighting the importance of characterizing PASC separately for these age ranges.

The Adolescent Brain Cognitive Development (ABCD) Study is an ongoing, nationwide study of the effects of environmental influences on behavioral and brain development in adolescents. The ABCD Study is a collaborative effort, including a Coordinating Center, 21 data acquisition sites across the United States, and a Data Analysis and Informatics Center (DAIC). The main objective of the study is to recruit and assess over eleven thousand 9-10-year-olds and follow them over the course of 10 years to characterize normative brain and cognitive development, the many factors that influence brain development, and the effects of those factors on mental health and other outcomes. The study employs state-of-the-art multimodal brain imaging, cognitive and clinical assessments, bioassays, and careful assessment of substance use, environment, psychopathological symptoms, and social functioning. The data will provide a resource of unprecedented scale and depth for studying typical and atypical development. Here, we describe the baseline neuroimaging processing and subject-level analysis methods used by the ABCD DAIC in the centralized processing and extraction of neuroanatomical and functional imaging phenotypes. Neuroimaging processing and analyses include modality-specific corrections for distortions and motion, brain segmentation and cortical surface reconstruction derived from structural magnetic resonance imaging (sMRI), analysis of brain microstructure using diffusion MRI (dMRI), task-related analysis of functional MRI (fMRI), and functional connectivity analysis of resting-state fMRI.

Difficulties with higher-order cognitive functions in youth are a potentially important vulnerability factor for the emergence of problematic behaviors and a range of psychopathologies. This study examined 2,103 9-10 year olds in the first data release from the Adolescent Brain Cognitive Development 21-site consortium study in order to identify resting state functional connectivity patterns that predict individual-differences in three domains of higher-order cognitive functions: General Ability, Speed/Flexibility, and Learning/Memory. We found that connectivity patterns involving task control networks and default mode network were prominently implicated in predicting individual differences across participants across all three domains. In addition, for General Ability scores specifically, we observed consistent cross-site generalizability, with statistically significant predictions in 14 out of 15 held-out sites. These findings demonstrate that resting state connectivity can be leveraged to produce generalizable markers of neurocognitive functioning. Additionally, they highlight the importance of task control-default mode network inter-connections as a major locus of individual differences in cognitive functioning in early adolescence.