何 燕 余 林 閆志民 趙宇晗

(西南大學(xué)心理健康教育研究中心, 西南大學(xué)心理學(xué)部, 重慶 400715)

1 引言

Katzman等(1989)通過對10例已死亡的老年個體進行臨床解剖發(fā)現(xiàn), 臨床行為表現(xiàn)正常的老年個體其大腦卻呈現(xiàn)出阿爾茲海默氏癥(AD)晚期病理學(xué)特征, 即腦病理特征與行為表現(xiàn)不匹配。這一發(fā)現(xiàn)引起了學(xué)界的廣泛關(guān)注。最初, 研究者認為這一現(xiàn)象可能是由個體“儲備”的差異所致,儲備在腦病理和臨床表現(xiàn)之間起到緩沖或者調(diào)適的作用(Satz, Cole, Hardy, & Rassovsky, 2011)。之后, 為了給“儲備”這一概念提供明確的理論解釋,研究者們提出了“閾限”、“補償”、“腦儲備”等多個類似的概念, 然而這些概念并沒有明確可接受的定義, 甚至在文獻中經(jīng)常被互換使用。為此, Stern(2002)重新定義、整合這些概念, 提出了“認知儲備”這一概念。認知儲備是指個體自適應(yīng)利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對不斷增加的腦損傷進行補償?shù)哪芰? 它能夠緩沖腦病理對臨床表現(xiàn)的致殘效應(yīng), 促使個體成功應(yīng)對腦病理, 保障其臨床表現(xiàn)或行為成績達到最優(yōu)化。認知儲備能顯著影響個體的生理功能、認知功能和行為結(jié)果, 它可以通過影響大腦生物標志物的水平, 調(diào)節(jié)大腦激活的模式, 從而保持較好的認知功能和正常的行為表現(xiàn)。近年來, 認知儲備的研究主要集中在認知儲備的測量及其在認知老化的中的應(yīng)用研究方面。由此, 本文從認知儲備的測量、認知儲備與認知老化的關(guān)系及其生理機制三個方面出發(fā), 對現(xiàn)有研究進行了回顧與展望, 以期為未來的研究提供參考與借鑒。

2 認知儲備的指標與測量

2.1 認知儲備的指標

認知儲備的指標是認知儲備量化的基礎(chǔ), 不同的研究者提出的指標不盡相同, 當前研究中使用頻率最高的認知儲備指標包括受教育程度、職業(yè)成就、認知活動以及發(fā)病前IQ。

受教育程度是應(yīng)用最為廣泛, 且可獨立預(yù)測認知儲備的一項指標。研究表明教育可以通過產(chǎn)生新的認知策略來提高認知儲備能力, 從而降低個體患癡呆癥的概率。此外, 有研究證實教育能夠削弱神經(jīng)病理對個體神經(jīng)心理測驗成績的破壞性效應(yīng), 使個體的神經(jīng)病理水平與神經(jīng)心理測驗成績不匹配(Liu, Cai, Xue, Zhou, & Wu, 2013)。

職業(yè)也是認知儲備的一項有效預(yù)測指標。人一生的大部分時間都在從事職業(yè)活動, 不同的職業(yè)所需要的認知能力及其運用的強度和頻率的差異使個體形成了不同的儲備。Tucker和Stern(2011)提出職業(yè)對個體的智力功能具有保護作用,職業(yè)成就與老年癡呆、認知老化之間存在顯著相關(guān)。學(xué)術(shù)界專家、政府領(lǐng)導(dǎo)層、企業(yè)管理層等高水平職業(yè)能夠保護認知功能, 降低老年癡呆的患病風(fēng)險; 而家政服務(wù)人員、藍領(lǐng)員工及文秘工作者等低水平職業(yè)則缺乏這種保護作用, 它們通常與較低的認知功能水平以及較高的患病風(fēng)險有關(guān)。Baldivia, Andrade和Bueno (2008)也發(fā)現(xiàn)從事技工、服務(wù)員、農(nóng)業(yè)、手工藝以及機械操作等職業(yè)的個體, 其認知衰退更為明顯。以上關(guān)于認知儲備指標的研究主要探討職業(yè)等變量與認知儲備或者認知能力的相關(guān)性, 然而我們?nèi)圆磺宄烤故钦J知儲備或認知能力決定了職業(yè)傾向, 還是職業(yè)類型影響了認知儲備, 兩者之間的因果關(guān)系需更進一步確定。

認知活動是指包含認知刺激, 以信息處理過程為中心的活動, 主要分為智力活動(如閱讀報紙)、社會活動(如參觀博物館)以及身體活動(如體育運動)三類。近年來, 越來越多研究發(fā)現(xiàn)個體參加認知活動能夠有效保持認知能力, 并且降低老年癡呆的患病風(fēng)險。Wilson等(2010)對1157名老年被試進行了近6年的追蹤研究, 證實了在癡呆癥病發(fā)前老年人經(jīng)常參與認知活動能減緩認知功能衰退, 并且降低其死亡率的假設(shè)。Sattler, Toro,Sch?nknecht和Schr?der (2012)對500名老年被試進行了10年的追蹤研究, 主要探討認知活動、教育水平及社會經(jīng)濟地位如何影響輕度認知障礙(MCI)和阿爾茲海默癥(AD)的發(fā)展進程, 結(jié)果顯示在控制教育水平和社會經(jīng)濟地位后, 經(jīng)常參與認知活動有利于降低癡呆患病風(fēng)險。因此, 認知活動也被認為是衡量認知儲備的有效指標之一。

此外, 智力, 尤其是發(fā)病前或者童年時期的IQ, 同樣被認為是衡量認知儲備的有效指標之一。Richards和Sacker (2003)探討了認知儲備的前因變量對個體中年時期增齡性衰退產(chǎn)生的保護作用, 路徑分析結(jié)果顯示, 在教育水平、職業(yè)成就以及童年IQ三個變量中, 童年時期IQ的系數(shù)最大, 即童年時期IQ對認知衰退的影響最大。

2.2 認知儲備的測量

認知儲備作為一個理論性的結(jié)構(gòu)暫不能被直接測量, 因此, 有效地測量認知儲備在當前研究中顯得尤為重要, 目前研究者大多采用指標問卷和潛變量的方法來測量認知儲備。

2.2.1 指標問卷測量

目前, 學(xué)界使用的關(guān)于認知儲備的指標問卷主要涉及受教育程度、職業(yè)成就、認知活動和智力四個方面。根據(jù)不同的研究需求, 各類指標問卷中指標的定義和測量方法不盡相同。

大多數(shù)研究者直接將個體接受正規(guī)教育的時間視為其受教育程度。Staff, Murray, Deary和Whalley (2004)將個體受教育程度劃分為未接受正規(guī)教育、小學(xué)、中學(xué)和大學(xué)四類, 并采用0～3四級評分方式進行編碼。而另一些研究者則認為僅將接受正規(guī)教育的時間作為個體的受教育程度是不恰當?shù)? 因為個體除了接受正規(guī)教育, 還可能接受非正規(guī)教育, 如自學(xué)、培訓(xùn)等。因此, 衡量個體受教育程度既要參考個體接受的正規(guī)教育, 也要參考其所受的非正規(guī)教育(Puccioni & Vallesi, 2012)。

目前, 研究中定義職業(yè)成就的方法主要有兩種：第一種是首先分析全國人口普查或職業(yè)分類大典中的職業(yè)描述, 其次再根據(jù)職業(yè)勞動的復(fù)雜程度進行劃分, 如Stern, Albert, Tang和Tsai (1999)根據(jù)職業(yè)的復(fù)雜程度將不同種類的職業(yè)劃分為高、低兩個層次, 無技術(shù)性/技術(shù)性要求不高/具備技術(shù)性要求的貿(mào)易、工藝及文書工作歸屬低水平職業(yè), 而企業(yè)管理、政府機關(guān)以及行業(yè)專家則歸屬高水平職業(yè); 第二種方法是直接根據(jù)全國人口普查分類或者國家勞動部門職業(yè)分類大典等來對職業(yè)進行分類編碼, 如Staff等(2004)在研究中采用0～4五級評分標準將職業(yè)水平分為無從業(yè)資格的勞動人員、取得從業(yè)資格的手工業(yè)或者體力勞動者、取得從業(yè)資格的技術(shù)人員、本科及以上學(xué)歷的專家、本科及以上學(xué)歷的管理人員。

此外, 研究者常常通過記錄、編碼個體在閑暇時間所從事認知活動的時間/數(shù)量和頻率來衡量個體的認知活動(Nucci, Mapelli, & Mondini,2012), 而智力則主要通過詞匯測試(如韋氏成人量表WAIS的詞匯分測驗; Wechsler, 1981)或者閱讀能力測試(如全國成人閱讀能力測試NART;Nelson, 1982)來進行測量。

2.2.2 潛變量測量

一些研究者認為認知儲備是一個假設(shè)因子,即認知儲備是一種隱藏的不能被直接測量的潛在結(jié)構(gòu), 應(yīng)當考慮用潛變量數(shù)據(jù)分析的方法來進行測量。

Scarmeas等(2003)最早運用潛變量測量的方法來測量認知儲備, 其將受教育時間、NART與WAIS-R詞匯分測驗得分作為認知儲備的指標,提取指標的主成分, 將其定義為認知儲備變量CRV, 用于后續(xù)統(tǒng)計分析。之后, 潛變量法逐漸在認知儲備研究中得到廣泛運用和發(fā)展。Bartrés-Faz等(2009)使用教育-職業(yè)量表、認知儲備量表、WAIS-Ⅲ詞匯分測驗作為認知儲備4個指標的測量工具, 并采用因子分析法獲取一個新的因子(Composite CR)作為后續(xù)統(tǒng)計分析中的認知儲備變量, 該因子可以解釋所有4個認知儲備變量的67.6%。Siedlecki等(2009)用北曼哈頓研究數(shù)據(jù)提出了認知儲備的潛變量測量模型, 該模型假設(shè)一個潛在變量可以為受教育程度和發(fā)病前IQ兩個觀測指標的共享方差做出解釋。之后, Satz等(2011)進一步提出不同的認知儲備潛變量模型, 如單因子模型、雙因子模型以及多因子模型。

綜上, 在測量認知儲備的基礎(chǔ)問題上, 學(xué)者們已達成共識：將認知儲備的代理指標作為量化認知儲備的基礎(chǔ)。然而, 認知儲備的測量仍沒有統(tǒng)一的標準。在認知儲備代理指標的選擇上, 不同的研究者會根據(jù)自己的研究需要選擇不同的指標變量。此外, 在基于代理指標的認知儲備測量方法的選擇上, 研究者也會有不同的選擇, 而量化標準的不明確會導(dǎo)致研究結(jié)論的推廣受到限制,足見認知儲備測量的統(tǒng)一和標準化工作意義深遠而重大。

3 認知儲備與認知老化的關(guān)系

3.1 認知儲備與正常認知老化

當前有關(guān)健康老化的認知儲備研究已得出較為一致的結(jié)論, 即在健康老年人中, 認知儲備越高, 認知能力或認知表現(xiàn)越好。Corral, Rodríguez,Amenedo, Sánchez和Díaz (2006)對146名年齡在20～79歲范圍內(nèi)的健康被試進行了涉及注意、記憶、視覺組織、概念和推理能力的神經(jīng)心理測驗,探討了個體發(fā)病前IQ水平與測驗成績的關(guān)系, 結(jié)果顯示被試的認知儲備能力與個體一般認知功能呈顯著正相關(guān)。而Fritsch等(2007)的研究進一步證實了該結(jié)論, 其通過對349名健康老年人進行神經(jīng)心理測驗, 發(fā)現(xiàn)認知儲備對老年個體的一般認知能力、情景記憶和加工速度有積極的影響。此外, Puccioni和Vallesi (2012)采用認知儲備問卷(CRIq)探討老年人認知儲備能力對空間沖突解決能力的影響, 研究結(jié)果顯示CRIq得分越高, 其空間沖突解決能力越好。在老年個體決策選擇能力方面, Barulli, Rakitin, Lemaire和Stern (2013)通過實驗研究證實認知儲備對健康老年人決策選擇能力具有積極影響。同時, 該結(jié)論還得到了縱向研究的支持(Singh-Manoux et al., 2011)。Singh-Manoux等(2011)探討了認知儲備與認知功能的關(guān)系, 將受教育程度、職業(yè)水平作為認知儲備的指標, 對7454名被試進行了10年的追蹤研究, 三次測量被試的記憶、推理、詞匯、音位和語義流暢性能力,結(jié)果顯示被試的認知儲備能力越高, 認知能力測試成績越好。

雖然在健康老年人中, 認知儲備與認知功能水平之間存在較強的聯(lián)系, 然而認知儲備與認知功能的衰退率或者變化軌跡之間存在何種聯(lián)系仍有爭議。一部分研究發(fā)現(xiàn)認知儲備能保護個體的認知功能, 減緩認知衰退的速度。Reuser, Willekens和Bonneux (2011)對22388名55～105歲的被試進行了教育與認知損傷的關(guān)系研究, 結(jié)果顯示高等教育能夠延遲并縮短認知衰退的時間, 甚至延長個體壽命。這一結(jié)論得到了Iwasa等(2012)追蹤研究的支持, 其通過5年的追蹤研究發(fā)現(xiàn), 休閑活動尤其是興趣愛好, 對認知衰退有顯著影響, 即老年個體參與休閑活動越少, 其認知功能更容易在5年之內(nèi)衰退。然而, 另一部分研究卻發(fā)現(xiàn)認知儲備與認知衰退速率或者變化軌跡之間并不存在相關(guān)性。Zahodne等(2011)在維多利亞縱向研究中探討了教育對加工速度、工作記憶、言語流暢性等認知功能的影響, 對1014名54～95歲的健康被試進行了長達12年的追蹤調(diào)查, 發(fā)現(xiàn)教育與所有認知能力的水平, 尤其是言語流暢性, 均存在較強相關(guān), 而與認知能力的變化無關(guān)。Singh-Manoux等(2011)的研究也發(fā)現(xiàn)高認知儲備組的認知測試成績明顯好于低認知儲備組, 而認知衰退率卻不存在組間差異。

3.2 認知儲備與異常認知老化

與正常認知老化研究結(jié)論相似, 在異常認知老化中, 認知儲備與認知水平的關(guān)系研究表明認知儲備對患病老年人的認知功能也具有保護作用。研究發(fā)現(xiàn)在輕度認知障礙患者中, 認知儲備與韋氏記憶量表(WMS)、簡易智能量表(MMSE)及蒙特利爾認知評估量表(MoCA)的得分均存在顯著正相關(guān)(Liu et al., 2013)。Koerts, Tucha, Lange和Tucha (2013)在針對帕金森患者的研究中同樣發(fā)現(xiàn), 個體認知儲備越高, 其認知功能保持得越完整, 特別是加工速度、記憶能力以及執(zhí)行功能。此外, 研究者發(fā)現(xiàn)認知儲備可以有效降低癡呆癥的發(fā)病率(Wilson, Scherr, Schneider, Tang, & Bennett,2007)。Wilson等(2007)探討了老年人參與認知活動的頻率對患癡呆風(fēng)險的影響, 其對700名老年人進行了5年的追蹤研究, 發(fā)現(xiàn)老年人參與認知活動的頻率越高, 則罹患癡呆癥的風(fēng)險越低; 很少/從不參與認知活動的老年人罹患癡呆癥的可能性是那些經(jīng)常參與活動的老年人的2.6倍。元分析的結(jié)果也支持了這一結(jié)論。Valenzuela和Sachdev (2006)分析了22篇有關(guān)認知儲備指標(教育、職業(yè)、發(fā)病前IQ及心理活動)對癡呆患病率影響的文獻, 結(jié)果顯示大多數(shù)研究均發(fā)現(xiàn)認知儲備能防止老年癡呆, 降低46%的患病風(fēng)險。Meng和D’Arcy (2012)對1980～2011年的133篇有關(guān)癡呆與教育的文獻進行了元分析和質(zhì)性分析, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)教育水平低的個體承擔(dān)的患病風(fēng)險更大, 且質(zhì)性分析結(jié)果也表明高教育水平對癡呆癥進程具有保護作用。

在認知儲備與認知衰退速率的關(guān)系研究方面,正常認知老化中的研究結(jié)果仍存在爭議, 而在異常認知老化中的研究則得出較為一致的結(jié)果, 即一旦病發(fā), 神經(jīng)退行性疾病患者的認知儲備水平越高, 其認知衰退速度就越快, 甚至?xí)缑媾R死亡。Meng和D’Arcy (2012)發(fā)現(xiàn)較高的受教育程度能夠減緩癡呆的發(fā)展進程, 然而一旦病發(fā),認知功能就會加速衰退。同樣, Ye等(2013)的研究也發(fā)現(xiàn), 在早期遺忘型輕度認知障礙(a-MCI)患者中, 受教育程度越高, 認知衰退越慢; 而在晚期a-MCI患者中, 受教育程度越高, 認知衰退速度越快, 且向AD轉(zhuǎn)換的風(fēng)險相應(yīng)增大, 從而更早面臨死亡。研究者認為這些研究結(jié)論表面上看似相反, 但實質(zhì)上卻能共同支持認知儲備假說(Ye et al., 2013), 即在疾病的早期階段或者無臨床癥狀階段, 同樣臨床表現(xiàn)的情況下, 認知儲備能力高的個體比認知儲備低的個體具有更大程度的腦病理或腦損傷, 因此認知儲備能夠緩沖腦病理對個體行為表現(xiàn)的致殘效應(yīng), 讓個體更好地應(yīng)對大腦病理以延緩疾病的臨床癥狀表現(xiàn); 然而一旦病發(fā),由于累積的腦病理程度更嚴重, 認知儲備高的患者認知能力加速衰退, 甚至更早面臨死亡, 即認知儲備的緩沖效應(yīng)在疾病的早期階段起作用, 而在晚期階段(如病發(fā)期)則由于個體不能再承受累積過量的腦病理負荷而消失。

4 認知儲備的生理機制

4.1 認知儲備與腦病理的關(guān)系

認知儲備假說認為認知儲備在腦病理與臨床表征之間起緩沖作用, 因此認知儲備與腦病理、特別是與腦病理的生物標記之間存在密切的關(guān)系?，F(xiàn)有研究采用大量的生物標志物來衡量腦病理程度, 如大腦容積、白質(zhì)完整性、腦脊液 β淀粉樣蛋白1-42 (Aβ1-42)、腦脊液總tau蛋白(T-tau)/磷酸化tau蛋白(P-tau)濃度。然而, 現(xiàn)有文獻中有關(guān)認知儲備與腦病理的關(guān)系研究的結(jié)論并不一致。

一部分研究表明, 認知儲備與腦病理之間呈正相關(guān), 即個體認知儲備水平越高, 腦病理程度越嚴重, 尤其在健康老年群體中, 認知儲備水平越高, 腦病理程度就越嚴重, 如腦脊液Aβ1-42水平較低, tau蛋白水平較高等。Arenaza-Urquijo等(2011)探討了健康老年人、a-MCI和AD患者的白質(zhì)完整性與認知儲備之間的關(guān)系, 在控制年齡、性別、記憶測試成績以及大腦容積等變量后, 結(jié)果顯示三組被試中認知儲備與腦區(qū)的白質(zhì)完整性之間均呈負相關(guān), 在相關(guān)強度上健康老年組顯著大于其他兩組, 其次是a-MCI組, 尤其是胼胝體部位。研究者認為老年人的認知儲備能力越高,忍受腦老化的能力越強。同樣, 在由MCI發(fā)展為AD的老年群體中, 當控制了神經(jīng)心理測試成績或者疾病嚴重程度后, 個體受教育程度越高, 腦脊液Aβ1-42水平越低, 腦組織淀粉樣斑塊沉積越多, 表明認知儲備能力越高, 腦病理程度越嚴重(Rolstad et al., 2009)。此外, Dumurgier等(2010)探討了AD患者的教育水平與腦脊液Aβ、T-tau以及P-tau濃度之間關(guān)系, 結(jié)果顯示在控制了年齡、性別和疾病程度后, 處在AD早期階段的個體受教育程度越高, Aβ水平就越低, 大腦淀粉樣病變更嚴重, 而在AD中后期兩者之間則不存在關(guān)聯(lián)。其認為雖然認知儲備能夠應(yīng)對AD大腦病變所產(chǎn)生的消極影響, 但認知儲備的這種緩沖作用應(yīng)該有一個期限, 在這個期限內(nèi), 認知儲備越高, 人體大腦的神經(jīng)病理損傷越嚴重。對于高認知儲備能容忍更為嚴重的病理損傷這一說法, Vance,Roberson, McGuinness和Fazeli (2010)提出兩種觀點加以解釋, 其中一種較為被動的觀點認為認知儲備高的病人能取得更好的認知測試成績, 因而出現(xiàn)臨床水平的疾病癥狀時, 其大腦的病理程度更加嚴重; 另一種較為主動的觀點則認為教育等認知儲備的指標變量能夠刺激神經(jīng)的可塑性, 因此更能對抗AD病變對大腦功能的破壞性影響。

然而, 另一部分研究卻發(fā)現(xiàn)認知儲備與腦病理程度之間呈負相關(guān), 即認知儲備水平越高, 個體腦病理程度越輕。Valenzuela, Sachdev, Wen,Chen和Brodaty (2008)在一項持續(xù)3年的縱向研究中首次發(fā)現(xiàn)健康老年人的認知儲備水平越高,海馬皮層的萎縮率越低。在排除基線顱內(nèi)體積、海馬容積差異以及性別差異等原因后, 其認為豐富的人生經(jīng)驗對海馬皮層有著特定的神經(jīng)保護作用, 有利于保持海馬結(jié)構(gòu)的完整性。Teipel等(2009)探討了健康老年人、MCI和AD患者的白質(zhì)完整性與教育之間的關(guān)系, 在控制了年齡、性別以及癡呆嚴重程度等變量后, 發(fā)現(xiàn)健康老年人的受教育程度越高, 顳葉內(nèi)側(cè)的白質(zhì)完整性越好。Querbes等(2009)探討了健康老年人、MCI及AD患者的受教育程度與腦容積之間的關(guān)系, 結(jié)果顯示個體的受教育程度越高, 大腦皮層萎縮程度越小, 表明高認知儲備個體的大腦結(jié)構(gòu)不易受到老化影響。此外, 還有些研究者發(fā)現(xiàn)認知儲備與腦病理之間沒有聯(lián)系。Soldan等(2013)探討了認知儲備與腦脊液Aβ及P-tau水平之間的關(guān)系,其中認知儲備采用NART、WAIS修訂版詞匯分測驗得分以及教育年限三者的復(fù)合分數(shù), 在控制了年齡以及性別等人口學(xué)變量后, 研究發(fā)現(xiàn)臨床前AD患者的認知儲備與腦脊液生物標志物之間并不存在聯(lián)系, 其認為認知儲備并不直接影響tau和淀粉樣蛋白的病理程度, 而是調(diào)節(jié)病理對臨床表現(xiàn)的影響, 當tau的濃度較高時, 高認知儲備能夠降低疾病發(fā)生的風(fēng)險。Vemuri等(2011)研究了認知儲備如何調(diào)節(jié)AD病理生物標志物與認知之間的關(guān)系, 其將受教育程度和職業(yè)成就作為認知儲備的指標, 并采用腦脊液T-tau、Aβ1-42以及白質(zhì)高信號作為AD病理的生物標志物。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在認知受損的老年人中認知儲備與這些生物標志物之間不存在相關(guān), 在對認知能力的影響中兩者之間不存在交互作用, 其認為認知儲備與大腦生物標志物是認知功能和老年癡呆癥的兩個獨立預(yù)測指標。

4.2 認知儲備的神經(jīng)機制

認知儲備的神經(jīng)機制包括神經(jīng)儲備和神經(jīng)代償兩種機制。神經(jīng)儲備是指隨著任務(wù)難度增加,健康個體能夠有效使用某些認知過程或者腦區(qū)網(wǎng)絡(luò), 而這些認知過程與腦區(qū)不容易受到破壞, 當出現(xiàn)腦病理或腦損傷時, 個體能夠提高利用這些認知過程或腦區(qū)的效率或能力, 以保證行為表現(xiàn)不受腦病理影響, 神經(jīng)儲備強調(diào)神經(jīng)利用的有效性或者能力的個體差異。Stern等(2012)采用fMRI研究探討了年輕人與老年人隨不同的任務(wù)難度其大腦激活模式的差異, 發(fā)現(xiàn)兩組被試的大腦激活空間存在相同的激活腦區(qū), 該腦區(qū)網(wǎng)絡(luò)的激活是完成任務(wù)所必需的, 當任務(wù)難度較低時, 年輕組在該腦區(qū)網(wǎng)絡(luò)的激活顯著少于老年組, 說明年輕人能夠有效利用腦區(qū)激活; 當任務(wù)難度增大, 年輕組在該腦區(qū)網(wǎng)絡(luò)的激活相應(yīng)增加, 顯著多于老年組, 說明年輕人具有較強的激活腦區(qū)的能力,表現(xiàn)出較高的神經(jīng)儲備能力。神經(jīng)代償則指當通常使用的腦區(qū)網(wǎng)絡(luò)受到腦病理破壞而不能正常運作時, 個體能夠使用其他新的腦區(qū)網(wǎng)絡(luò)以保證外在的行為表現(xiàn)得到保持甚至表現(xiàn)更好, 神經(jīng)代償反映了為應(yīng)對腦病理的致殘效應(yīng)而募集新的腦區(qū)網(wǎng)絡(luò)能力的個體差異, 這個過程所使用到的腦網(wǎng)絡(luò)通常不在健康個體中使用, 因此是一種應(yīng)對腦病理的代償機制(Satz et al., 2011)。Zarahn, Rakitin,Abela, Flynn和Stern (2007)探討了年輕人、老年人在詞匯斯滕伯格任務(wù)中大腦的激活模式, 研究發(fā)現(xiàn)有兩個腦區(qū)網(wǎng)絡(luò)的激活隨著任務(wù)難度的增加而增多, 其中一個腦區(qū)網(wǎng)絡(luò)與工作記憶相關(guān), 主要包括小腦中線和左腦島/額下回區(qū)域, 該網(wǎng)絡(luò)在年輕組與老年組均被激活, 而另一個腦區(qū)網(wǎng)絡(luò)主要包括海馬旁回區(qū)域, 且僅在老年組發(fā)現(xiàn)被激活,進一步分析發(fā)現(xiàn)老年人對第一個腦區(qū)網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)利用效率發(fā)生增齡性衰減, 為了完成任務(wù)而增加另一個腦區(qū)網(wǎng)絡(luò)的激活, 這表明了神經(jīng)代償?shù)臋C制(Steffener, Brickman, Rakitin, Gazes, & Stern,2009)。神經(jīng)儲備機制表明較高的認知儲備水平有助于提高腦區(qū)激活的利用效率或能力, 以更好地應(yīng)對腦病理的致殘效應(yīng); 神經(jīng)代償機制則表明較高的認知儲備水平有助于提高募集補償性腦區(qū)激活的能力, 以保持較好的行為表現(xiàn)。

不同年齡和不同認知老化群體中, 認知儲備的神經(jīng)機制可能并不相同(Steffener, Reuben, Rakitin,& Stern, 2011)。在健康的年輕群體中, 個體認知儲備水平越高, 腦區(qū)激活越少或程度越低, 而任務(wù)表現(xiàn)越好, 說明其認知儲備的潛在神經(jīng)機制是神經(jīng)儲備。Habeck等(2003)探討了是否存在某一腦區(qū)網(wǎng)絡(luò)在高、低兩個不同的認知儲備水平上激活程度也相應(yīng)不同, 其要求年輕被試在fMRI掃描過程中完成一項非詞匯的順序再認任務(wù), 同時將被試的全國成人閱讀能力測試得分作為認知儲備變量, 最后通過多因素統(tǒng)計分析識別出一個特定的腦區(qū)網(wǎng)絡(luò), 認知儲備水平越高的被試在該腦區(qū)網(wǎng)絡(luò)上的激活越少, 反映了在年輕成人中認知儲備的神經(jīng)儲備機制。Habeck等(2005)針對同一個研究問題使用延遲詞匯再認任務(wù)再次證明了此結(jié)論。Steffener等(2011)通過路徑模式法探索健康年輕群體和老年群體中認知儲備的神經(jīng)基礎(chǔ), 要求被試在fMRI掃描過程中完成詞匯延遲再認任務(wù), 并將其受教育程度、NART及WAIS-Ⅲ得分作為認知儲備的指標, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)年輕被試的認知儲備能力越高, 腦區(qū)網(wǎng)絡(luò)的激活越少, 而任務(wù)成績越好, 顯示出年輕群體的認知儲備的神經(jīng)儲備機制。

在老年群體中, 認知儲備的神經(jīng)機制根據(jù)不同的老化進程而有所不同, 在認知儲備的調(diào)節(jié)下,正常老化老年人與異常老化老年人的大腦激活模式相反, 表明其潛在的神經(jīng)機制不同。Solé-Padullés等(2009)將受教育程度、職業(yè)水平、認知活動及發(fā)病前IQ四項指標的復(fù)合分數(shù)作為認知儲備的得分, 探討了認知儲備如何影響健康老年人、MCI和AD病患的大腦激活, 結(jié)果顯示在健康老年人中, 認知儲備越高, 任務(wù)相關(guān)腦區(qū)的激活程度越小, 反映了認知儲備的神經(jīng)儲備機制;而在MCI和AD患者中, 認知儲備越高, 任務(wù)相關(guān)腦區(qū)的激活程度反而越大, 反映了認知儲備的代償機制。在該研究的基礎(chǔ)上, Bosch等(2010)同樣將受教育程度等4項指標的復(fù)合分數(shù)作為認知儲備的得分, 進一步探討了在無損傷認知領(lǐng)域內(nèi),認知儲備如何調(diào)節(jié)健康老年人、a-MCI和AD患者的任務(wù)相關(guān)腦區(qū)的激活模式以及默認網(wǎng)絡(luò)DMN腦區(qū)的負激活模式, 發(fā)現(xiàn)在健康老年人中,認知儲備與大腦激活、負激活模式均呈負相關(guān);而在a-MCI、AD患者中, 認知儲備與大腦激活、負激活模式則呈正相關(guān)。然而, Ewers, Insel, Stern和Weiner (2013)探討了在健康老年人與臨床前期AD患者中認知儲備與大腦激活之間的關(guān)系, 結(jié)果顯示健康老年人中, 認知儲備水平越高, 大腦激活越多; 而在臨床前期AD患者中, 認知儲備水平越高, 大腦激活反而越少, 其認為健康老年人的認知儲備水平越高, 其利用大腦資源的能力就越好, 因此腦區(qū)激活越多; 而AD老年人的大腦代謝受腦病理影響而降低, 腦區(qū)激活減少, 高認知儲備水平則能夠?qū)@一現(xiàn)象進行補償, 從而其保持認知能力。

5 問題與展望

雖然對認知儲備的研究已取得許多成果, 但現(xiàn)有研究還存在很多爭議, 未來的研究可以在以下幾個方面進行更深入的探討。

首先, 認知儲備的量化需要在考慮其結(jié)構(gòu)效度的情況下更加精細化和標準化。由于認知儲備不能被直接測量這一特性, 研究者大多采用指標問卷和潛變量法來測量認知儲備, 然而這些測量方法仍然存在一些不足。指標問卷測量是一種間接測量的方法, 目前研究使用的指標變量種類多樣, 測量工具也不統(tǒng)一, 這使得認知儲備的研究結(jié)果難以得到重復(fù)驗證甚至推廣。此外, 認知儲備的部分代理指標(如受教育程度、職業(yè)成就), 在一定程度上與社會經(jīng)濟地位(SES)相關(guān), 這使得對認知儲備的影響效果進行解釋的難度增大。而認知儲備潛變量模型則存在理論與方法論上的挑戰(zhàn),即潛變量測量模型的建構(gòu)與模型背后的理論之間是否匹配。構(gòu)建一個適當?shù)臐撟兞繙y量模型需要正確判別各指標與潛變量之間的因果關(guān)系, 然而,認知儲備的相關(guān)研究主要探討指標(如職業(yè))與認知儲備之間的相關(guān)關(guān)系, 其間的因果關(guān)系仍需進一步明確, 且大多數(shù)研究者根據(jù)認知儲備理論構(gòu)建認知儲備的形成性測量模型, 該類模型卻并不考慮認知儲備的效度問題, 因此還需要考慮結(jié)合反映性測量模型進行研究(Jones et al., 2011)?？傊? 認知儲備的量化需要理論導(dǎo)向以及實踐研究相結(jié)合,在考慮其結(jié)構(gòu)效度的前提下不斷向標準化發(fā)展。

其次, 認知儲備的病理機制未明, 在認知儲備的測量標準化基礎(chǔ)上, 進一步探討其病理機制,是未來研究的重點。在認知老化方面的研究表明認知儲備能夠保持個體的認知功能水平, 然而在個體病發(fā)后, 高水平的認知儲備卻會加速認知能力的衰退, 甚至加速疾病進程, 致使個體更早面臨死亡。在生理方面, 認知儲備與大腦病理程度之間的關(guān)系尚未明確, 部分研究表明認知儲備水平越高, 腦區(qū)白質(zhì)完整性越好, 腦區(qū)不容易出現(xiàn)增齡性萎縮, 且腦脊液生物標記物的濃度也趨向正常水平; 而另一部分研究卻發(fā)現(xiàn)認知儲備水平越高, 腦病理程度越嚴重; 還有一些研究則認為認知儲備與腦病理之間不存在相關(guān)。在大腦功能方面, 認知儲備的神經(jīng)機制是神經(jīng)儲備和神經(jīng)代償, 然而不同群體中認知儲備的神經(jīng)機制也不同,其對應(yīng)的大腦活動模式存在差異, 尤其是正常老化群體和異常老化群體之間, 尚未明確的是, 認知儲備兩種神經(jīng)機制的發(fā)生需要各自滿足哪些條件或者特定情境。根據(jù)認知儲備的概念, 認知儲備在腦病理與臨床表現(xiàn)之間起到緩沖或調(diào)適作用,但目前仍不清楚認知儲備如何發(fā)揮其緩沖作用,如何影響人體, 影響了哪些地方, 發(fā)生了哪些能在肉眼與顯微鏡下觀察得到的變化。綜上, 認知儲備作為認知老化的一個重要概念, 其病理機制的闡明, 有助于防止異常老化, 促進正常老化向成功老化的發(fā)展。

另外, 未來研究還可涉足認知儲備的干預(yù)領(lǐng)域, 探討提高認知儲備水平的策略, 從而延緩老化進程, 降低癡呆風(fēng)險。根據(jù)流行病學(xué)研究, 豐富的人生經(jīng)驗?zāi)軌驅(qū)φJ知功能起到保護作用, 從而促進成功老化。有研究表明, 基線時期肺活量在中下水平的個體, 經(jīng)過一段時間的有氧運動訓(xùn)練, 能夠提高肺活量以及認知能力(Angevaren, Aufdemkampe, Verhaar, Aleman, & Vanhees, 2008)。Basak,Boot, Voss和Kramer (2008)讓老年人在4～5周里玩15次時長一個半小時的電腦游戲, 并評估其對一系列認知任務(wù)的影響, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)老年人參與該游戲能夠有效提高認知能力。Klingberg (2010)的研究也有類似的發(fā)現(xiàn), 其結(jié)果顯示, 集中計算機培訓(xùn)能夠提高工作記憶容量, 并且對其他沒有培訓(xùn)的任務(wù)也有促進效果。然而人生經(jīng)驗如何提高認知儲備水平, 如何延緩增齡性腦病理, 如何影響認知能力的變化軌跡, 能否降低神經(jīng)退行性疾病的患病風(fēng)險及發(fā)病率等問題仍不清楚, 主要原因在于目前的流行病學(xué)研究偏重對相關(guān)性的描述,而對因果關(guān)系的檢驗則相對較少(Stern, 2012), 因此需要更加嚴謹?shù)膶嶒炘O(shè)計(如對照研究、追蹤研究等)來評估實際干預(yù)的效果, 并選擇更為優(yōu)化的策略來提高認知儲備水平, 延緩老化進程。最后,現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn), 認知儲備中的教育和職業(yè)對認知老化有影響, 高水平的教育和職業(yè)對認知能力有保護作用。這可能導(dǎo)致兩個方面的問題, 一是在教育和職業(yè)方面處于不利條件下的個體如何進行干預(yù)的問題; 二是這是否會進一步加劇對本來已經(jīng)白熱化的高學(xué)歷的追求。前者需要我們進一步探究, 特別是從畢生發(fā)展的觀點了解認知儲備的終身建構(gòu), 從諸如休閑活動、認知需求等更可控的因素入手對處境不利個體進行認知儲備的干預(yù)。后者有潛在的風(fēng)險, 不過教育本身也有正式和非正式之分, 社會的導(dǎo)向應(yīng)該更強化非正式教育, 特別是職后教育和終身學(xué)習(xí)的觀點, 以避免過分追求高學(xué)歷。

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