老(lao)(lao)(lao)(lao)年(nian)人(ren)认(ren)知老(lao)(lao)(lao)(lao)化(hua)是一种普遍现(xian)(xian)象(xiang),随(sui)(sui)着(zhe)年(nian)龄的增长,大脑(nao)结构的改变(bian),比(bi)如神经元退(tui)化(hua)、突触连接减(jian)(jian)少等,会导致(zhi)认(ren)知功能下(xia)(xia)降。认(ren)知老(lao)(lao)(lao)(lao)化(hua)会导致(zhi)老(lao)(lao)(lao)(lao)年(nian)人(ren)在日常生活中(zhong)出现(xian)(xian)记忆力(li)(li)减(jian)(jian)退(tui)、逻辑思维(wei)能力(li)(li)下(xia)(xia)降、语言表达困难、空间定向能力(li)(li)下(xia)(xia)降等现(xian)(xian)象(xiang),严重影响老(lao)(lao)(lao)(lao)年(nian)人(ren)的自理能力(li)(li)和日常生活。随(sui)(sui)着(zhe)人(ren)口(kou)老(lao)(lao)(lao)(lao)龄化(hua)的加剧,老(lao)(lao)(lao)(lao)年(nian)认(ren)知老(lao)(lao)(lao)(lao)化(hua)问(wen)题已成为社(she)会关注(zhu)的焦点,我们(men)可以做些什么来延缓认(ren)知老(lao)(lao)(lao)(lao)化(hua)、使(shi)大脑(nao)保持年(nian)轻呢?
近年来许(xu)多研(yan)究发现,音(yin)(yin)(yin)乐(le)(le)训(xun)练可(ke)以(yi)促进认知(zhi)储备,也就是说,音(yin)(yin)(yin)乐(le)(le)训(xun)练似乎可(ke)以(yi)延缓认知(zhi)老化。但是,音(yin)(yin)(yin)乐(le)(le)干(gan)预对(dui)大(da)脑机制的影响还不完全清晰,目前的音(yin)(yin)(yin)乐(le)(le)干(gan)预研(yan)究对(dui)大(da)脑的前额叶(ye)与感觉(jue)区(qu)域(yu)关系的关注(zhu)度还不够。
先前(qian)关于音(yin)乐干预老化的研(yan)究(jiu)很少集中在前(qian)额叶(ye)和(he)感觉运动(dong)区域之间(jian)的功能连接上,并(bing)且主要使用兴趣区分析(ROIs)。因此(ci),有(you)必要从更(geng)多的维(wei)度(du)来(lai)研(yan)究(jiu)它。
功能梯(ti)(ti)(ti)度为研(yan)究(jiu)音乐干预认知(zhi)老化过程中(zhong)(zhong),前额叶和(he)感(gan)觉(jue)区的(de)分离(li)与(yu)整合提供了(le)(le)新的(de)视角(jiao)。有研(yan)究(jiu)表明,功能梯(ti)(ti)(ti)度可以捕(bu)捉大脑中(zhong)(zhong)连(lian)续的(de)空间(jian)连(lian)接模(mo)式(Atasoy等人2016;Margulies等人2016;Haak等人2018),并获得了(le)(le)更多(duo)在音乐中(zhong)(zhong)干预老化的(de)过程中(zhong)(zhong),感(gan)官网络(luo)和(he)高(gao)级认知(zhi)网络(luo)是如何组合在一起的(de)特征(zheng)(Huntenburg等人2018)。同(tong)时,主(zhu)梯(ti)(ti)(ti)度反映了(le)(le)整个(ge)初级感(gan)觉(jue)网络(luo)中(zhong)(zhong)各脑区连(lian)接模(mo)式之(zhi)间(jian)的(de)距离(li)。(Margulies等人2016;Bethlehem等人2020;Xia et al . 2022)于(yu)是,研(yan)究(jiu)团队(dui)决(jue)定从功能梯(ti)(ti)(ti)度的(de)视角(jiao)来了(le)(le)解网络(luo)空间(jian)关(guan)系,从而帮(bang)助研(yan)究(jiu)音乐训(xun)练(lian)影响认知(zhi)老化的(de)机制。
研究(jiu)人员招募82名(ming)(ming)实验(yan)对(dui)(dui)象,分(fen)(fen)为4组(zu):25名(ming)(ming)年(nian)轻非音(yin)乐家(jia)(jia)的(de)对(dui)(dui)照组(zu)、22名(ming)(ming)年(nian)轻音(yin)乐家(jia)(jia)、16名(ming)(ming)老(lao)(lao)年(nian)音(yin)乐家(jia)(jia)组(zu)和19名(ming)(ming)老(lao)(lao)年(nian)非音(yin)乐家(jia)(jia)对(dui)(dui)照组(zu)。对(dui)(dui)实验(yan)对(dui)(dui)象进行了静息态(tai)功能磁(ci)共(gong)振(zhen)成像(fMRI)和脑电(EEG)活动扫描,将N-back task的(de)数据作为进一步分(fen)(fen)析认知老(lao)(lao)化(hua)程度(du)的(de)指标。
下面表(biao)格描述了(le)参与研究的(de)四(si)个(ge)组(zu)(zu)(年(nian)(nian)轻音(yin)乐家组(zu)(zu)、年(nian)(nian)轻对照组(zu)(zu)、老年(nian)(nian)音(yin)乐家组(zu)(zu)和老年(nian)(nian)对照组(zu)(zu))的(de)详细(xi)信息。包(bao)括参与人数(shu)、年(nian)(nian)龄、教(jiao)育程度(du)、各种(zhong)音(yin)乐问卷评分(fen)结果以及心理(li)状态(tai)量表(biao)评分(fen)等(deng)。
研究人(ren)员计算(suan)了(le)年轻音(yin)乐(le)家组、年轻对照组、老(lao)年音(yin)乐(le)家组和(he)老(lao)年对照组的主梯度,并为音(yin)乐(le)干预下大(da)脑(nao)层次(ci)的变化(hua)提供了(le)证据(ju)。然后,利用(yong)逐步(bu)功(gong)能(neng)连接(SFC)进一步(bu)证明,音(yin)乐(le)训练(lian)增强了(le)前额叶和(he)躯体运动网络区域之间(jian)的功(gong)能(neng)分离,这可能(neng)代(dai)表了(le)音(yin)乐(le)影响老(lao)化(hua)过程中(zhong)工作记忆、抑制(zhi)(zhi)功(gong)能(neng)的机制(zhi)(zhi)。
通(tong)过统计学分析(xi),该(gai)团队得出以下结论:
相比(bi)年轻组(zu),老年组(zu)主梯(ti)度整体呈现(xian)压缩的模式,右(you)背侧和内侧前额叶(ye)的主梯(ti)度分数更(geng)低,而双侧躯(qu)体运(yun)动区(qu)域的主梯(ti)度分数更(geng)高(gao),可能(neng)(neng)与认知衰退过(guo)程中大脑功能(neng)(neng)网络的分离和整合变(bian)化有关(guan)。
年(nian)(nian)龄是影响(xiang)(xiang)功能(neng)梯度指(zhi)标(biao)的(de)(de)(de)主要因(yin)素(su),老年(nian)(nian)组(zu)的(de)(de)(de)指(zhi)标(biao)普遍低(di)于青(qing)年(nian)(nian)组(zu);音乐训练可以在一定(ding)程度上减轻年(nian)(nian)龄对(dui)功能(neng)梯度指(zhi)标(biao)的(de)(de)(de)压缩影响(xiang)(xiang),老年(nian)(nian)音乐家组(zu)的(de)(de)(de)指(zhi)标(biao)高(gao)于老年(nian)(nian)控制组(zu),但音乐训练的(de)(de)(de)调(diao)节效(xiao)应(ying)不能(neng)将老年(nian)(nian)音乐家组(zu)的(de)(de)(de)指(zhi)标(biao)完全提(ti)高(gao)到年(nian)(nian)轻组(zu)的(de)(de)(de)水平。
通过比较(jiao)不同(tong)年龄组和是否有音(yin)乐训(xun)练经(jing)验(yan),展示(shi)了正常老化(hua)和音(yin)乐训(xun)练干(gan)预(yu)(yu)老化(hua)下脑(nao)功能连接(jie)模式的不同(tong),而音(yin)乐训(xun)练可(ke)以避免认(ren)知(zhi)老化(hua)。这(zhei)一结果(guo)进一步证(zheng)明了音(yin)乐训(xun)练对(dui)老化(hua)的干(gan)预(yu)(yu)是通过影响双侧躯体运动网络(luo)的主梯度(du)得分(fen),并进一步干(gan)预(yu)(yu)这(zhei)两个区域之间的梯度(du)分(fen)布距离实(shi)现的。
图4A显示了年(nian)轻组和(he)老(lao)年(nian)组之间(jian)SFC度(du)的(de)差异。与年(nian)轻组相比(bi),老(lao)年(nian)组从前额(e)区到运动区的(de)SFC度(du)在步长为(wei)3时显著增(zeng)(zeng)加。这与以(yi)前分(fen)析结果一(yi)致,年(nian)龄增(zeng)(zeng)长会(hui)导致不同神(shen)经网络之间(jian)的(de)功能连接强度(du)增(zeng)(zeng)加。
图(tu)4B进(jin)(jin)一步(bu)对(dui)四个(ge)组(zu)别进(jin)(jin)行了(le)计算和比较。在(zai)步(bu)长为3时,年(nian)龄会使(shi)前(qian)额(e)区到运动(dong)区的SFC度(du)增加,而(er)音(yin)(yin)乐训练(lian)可(ke)以在(zai)一定程(cheng)度(du)上(shang)缓解这种年(nian)龄效应(ying),使(shi)老(lao)年(nian)音(yin)(yin)乐家组(zu)的SFC度(du)接近于年(nian)轻音(yin)(yin)乐家组(zu)。这可(ke)能(neng)就是音(yin)(yin)乐训练(lian)影(ying)响(xiang)认(ren)知老(lao)化的潜(qian)在(zai)机制之一。
通过功(gong)能梯(ti)度(du)(du)(du)、逐步功(gong)能连接和年龄(ling)(ling)等因素之(zhi)间的(de)关联(lian)结果,揭(jie)示了音乐训练通过影(ying)响(xiang)功(gong)能梯(ti)度(du)(du)(du)分(fen)布,缓和功(gong)能梯(ti)度(du)(du)(du)压缩趋(qu)势,以及影(ying)响(xiang)步进连接强度(du)(du)(du)的(de)年龄(ling)(ling)相关变化,来增强前额(e)叶区(qu)与感(gan)觉运动网络之(zhi)间的(de)功(gong)能分(fen)离(li)性,起到干预认(ren)知(zhi)衰(shuai)退的(de)作用。
本(ben)研究揭(jie)示了音乐训(xun)练可以缓解(jie)老年(nian)人主要功(gong)能梯(ti)度的(de)(de)(de)(de)(de)压(ya)缩,并可能通过影响(xiang)前额叶(ye)与躯体运(yun)动(dong)网(wang)络在(zai)短程功(gong)能连接(jie)转变(bian)来干预认(ren)(ren)知衰退的(de)(de)(de)(de)(de)机制(zhi)。本(ben)研究从(cong)功(gong)能梯(ti)度的(de)(de)(de)(de)(de)维度,采用逐步功(gong)能连接(jie)(SFC)分(fen)析阐明音乐训(xun)练影响(xiang)认(ren)(ren)知衰退机制(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)潜在(zai)机理,为深入认(ren)(ren)识音乐对大脑可塑(su)性的(de)(de)(de)(de)(de)影响(xiang)提(ti)供了新的(de)(de)(de)(de)(de)视角和证据,对理解(jie)音乐训(xun)练如何提(ti)高(gao)老年(nian)人的(de)(de)(de)(de)(de)认(ren)(ren)知储备也有(you)重要意义(yi)。
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作者:郭思嘉、杨华、卢竞(jing)
编(bian)译:王露洁、王莺(ying)睿
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