霍麗娟 鄭志偉 李 瑾 李 娟

(中國科學(xué)院心理健康重點實驗室(中國科學(xué)院心理研究所)老年心理研究中心,北京 100101)

(中國科學(xué)院大學(xué)心理學(xué)系,北京 100049)

1 引言

人口老齡化將是中國 21世紀(jì)面臨的一個重大社會問題。根據(jù)國家民政部公布的《2015年社會服務(wù)發(fā)展統(tǒng)計公報》,截至 2015年,我國 60歲及以上人口達到 2.22億,占總?cè)丝诘?16.1%;其中 65歲及以上人口 1.44億人,占總?cè)丝诘?0.5%。我國65歲以上老年人群的癡呆患病率為3.2%～9.9% (Jia et al.,2014;Pei,Giron,Jia,&Wang,2014),以此推算我國老年癡呆患者約有460～1425萬。隨著年齡增長,老年人的認(rèn)知功能會出現(xiàn)衰退,其中患有阿爾茲海默癥(Alzheimer's disease,AD)等神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病的人群認(rèn)知功能下降更為明顯。認(rèn)知功能正常是老年人保持獨立生活能力的重要基礎(chǔ),老化帶來的功能衰退嚴(yán)重影響生活滿意度(Wilson et al.,2013)。

老年人大腦結(jié)構(gòu)和功能的衰退是其認(rèn)知功能下降的主要原因(Lockhart &DeCarli,2014;Persson et al.,2006)。值得慶幸的是,越來越多的研究表明老年人的大腦具有可塑性。大腦可塑性(Brain plasticity)是指大腦在外界環(huán)境和經(jīng)驗等因素的影響下會發(fā)生神經(jīng)結(jié)構(gòu)和功能的重塑(Kolb &Whishaw,1998)。傳統(tǒng)的衰退模型認(rèn)為老化就是被動的衰退過程。但越來越多研究發(fā)現(xiàn),老齡化的大腦仍然具有一定的靈活性和可塑性,用以抵抗認(rèn)知下降(Gutchess,2014)。

大腦可塑性主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)可塑性和功能可塑性兩個方面。從結(jié)構(gòu)上講,大腦可塑性是指學(xué)習(xí)訓(xùn)練和環(huán)境刺激等因素造成大腦神經(jīng)元和突觸發(fā)生形態(tài)學(xué)變化,宏觀表現(xiàn)為大腦皮層厚度、灰質(zhì)體積、白質(zhì)纖維連接的強度和方向等發(fā)生變化(Zatorre,Fields,&Johansen-Berg,2012)。從功能上講,腦的可塑性是指腦區(qū)間發(fā)生的功能分離或者功能整合。例如,進入老年期后,某個特定區(qū)域負(fù)責(zé)的認(rèn)知功能可由該腦區(qū)和對側(cè)腦區(qū)共同實現(xiàn),這種現(xiàn)象可能反映的是大腦功能對認(rèn)知功能下降的補償機制。Reuter-Lore和Cappell (2008)提出的補償相關(guān)的神經(jīng)環(huán)路利用假說(compensation-related utilization of neural circuits hypothesis,CRUNCH)認(rèn)為,老年人認(rèn)知資源不足,大腦需要使用更多的神經(jīng)資源以便達到和年輕人類似的認(rèn)知水平。因此,隨著任務(wù)難度增加,補償性腦網(wǎng)絡(luò)的使用會增加,使老年人可以維持一定的認(rèn)知成績;當(dāng)任務(wù)難度達到一個節(jié)點,老年人無法實現(xiàn)補償,加工效率下降。隨后Park和Reuter-Lorenz (2009)又提出了認(rèn)知和老化的腳手架理論(the scaffolding theory of aging and cognition,STAC)。該理論認(rèn)為老化會導(dǎo)致大腦神經(jīng)結(jié)構(gòu)和功能逐漸衰退,而大腦有一定的適應(yīng)能力,通過建立補償性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(腳手架)來增加原有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的功能;補償性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)往往表現(xiàn)出過度激活,比原有網(wǎng)絡(luò)需要更多的腦區(qū)參與認(rèn)知活動,反映其較低的處理效率。大腦的這種適應(yīng)能力受到遺傳因素和后天訓(xùn)練等多種因素的影響。

以上認(rèn)知老化模型均認(rèn)為,腦老化其實也是對衰退的主動適應(yīng)過程,老年人的大腦試圖通過一些適應(yīng)性補償機制(如,功能分離和功能整合)來維持認(rèn)知水平,這些適應(yīng)性補償機制體現(xiàn)了老年人的大腦可塑性。除了從適應(yīng)性的角度考察老年人大腦可塑性以外,近年來有大量研究利用干預(yù)技術(shù)從“主動對抗衰退”的角度考察老年人大腦的可塑性?；诖竽X可塑性的畢生發(fā)展特點,存在多種能夠延緩甚至逆轉(zhuǎn)老年群體大腦衰退和認(rèn)知功能下降的干預(yù)手段。其中,認(rèn)知訓(xùn)練是一種可操作性強、無副作用的非藥物干預(yù)方法,對老年人的多種認(rèn)知能力具有促進作用(Kelly et al.,2014;Lampit,Hallock,&Valenzuela,2014;Sitzer,Twamley,&Jeste,2006)。得益于功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)、正電子發(fā)射斷層掃描(positron emission computed tomography,PET)以及功能性近紅外光學(xué)成像(functional near-infrared spectroscopy,fNIRS)等神經(jīng)影像技術(shù)的發(fā)展,從腦可塑性的角度考察認(rèn)知訓(xùn)練的有效性逐漸成為研究熱點。本研究擬對探討認(rèn)知訓(xùn)練和大腦可塑性的研究進行梳理和歸納：首先總結(jié)老年人大腦結(jié)構(gòu)和功能的異常表現(xiàn);其次從腦結(jié)構(gòu)、任務(wù)態(tài)腦功能和靜息態(tài)腦功能三個方面評述認(rèn)知訓(xùn)練對大腦可塑性的影響,最后指出未來的研究方向。

2 大腦結(jié)構(gòu)和功能老化

2.1 老年人大腦結(jié)構(gòu)老化

老年人大腦結(jié)構(gòu)和組織最明顯的變化是灰質(zhì)萎縮和白質(zhì)纖維連接被破壞。

結(jié)構(gòu)老化首先表現(xiàn)在灰質(zhì)萎縮。傳統(tǒng)的尸檢結(jié)果和MRI研究都發(fā)現(xiàn)年輕人和老年人的大腦皮層灰質(zhì)結(jié)構(gòu)存在明顯差異(Fotenos,Snyder,Girton,Morris,&Buckner,2005;Ziegler et al.,2012)。大腦灰質(zhì)結(jié)構(gòu)在成年早期就開始隨年齡變薄,皮層下結(jié)構(gòu)也隨增齡而出現(xiàn)體積減少(Fjell,Westlye et al.,2009;Fjell et al.,2013)。在一項大型橫斷研究中,Walhovd等(2011)采集了883名健康老年人的大腦結(jié)構(gòu)圖像,結(jié)果顯示丘腦體積與年齡成負(fù)相關(guān)關(guān)系。然而,橫向研究無法揭示年齡和腦結(jié)構(gòu)變化的因果關(guān)系及個體腦結(jié)構(gòu)隨時間的變化情況。Raz等(2005)開展的追蹤研究彌補了這一不足。研究者間隔 5年觀察了 72名健康成年人(平均年齡53歲)大腦各腦區(qū)體積變化,發(fā)現(xiàn)尾狀核、海馬和聯(lián)合皮層在5年間出現(xiàn)萎縮,健康因素(如,血壓)會影響皮層萎縮的速度。Fjell和Walhovd等(2009)通過追蹤研究發(fā)現(xiàn),60歲健康老年人大腦皮層以每年0.5%～1.0%的速度萎縮。此外,Murphy等(2010)觀察了142名59～90歲的健康老年人,發(fā)現(xiàn) 6個月時間他們的左右側(cè)海馬就分別萎縮了1.02%和0.98%。大腦皮層灰質(zhì)結(jié)構(gòu)在正常老化過程中發(fā)生萎縮,原因可能是神經(jīng)元死亡,神經(jīng)元體積變小,樹突棘數(shù)量和密度降低等。

結(jié)構(gòu)老化還表現(xiàn)在白質(zhì)連接被破壞。大腦白質(zhì)組織是由大量髓磷脂包裹的神經(jīng)纖維組成,彌散張量成像(diffusion tensor image,DTI)技術(shù)利用水分子在纖維中擴散的方向依賴性,可以在活體大腦中觀察和追蹤白質(zhì)纖維束的完整性。DTI有若干個重要指標(biāo),其中部分各向異性(fractional anisotropy,FA)是反映白質(zhì)完整性最敏感的指標(biāo),與髓鞘完整性和神經(jīng)纖維致密性相關(guān)。另外有平均彌散率(mean diffusivity,MD)、軸向彌散率AD (axial diffusivity,λ1)和徑向彌散率RD (radial diffusivity,λ23)等水分子彌散運動的指標(biāo),反映軸突和髓鞘等的病變情況。與年輕人相比,老年人穩(wěn)定地表現(xiàn)為FA值和AD值降低而MD值和RD值增加(Bender,V?lkle,&Raz,2016;Bennett &Madden,2014;Madden et al.,2012;Salami,Eriksson,Nilsson,&Nyberg,2012;Sexton et al.,2014),以上數(shù)值變化反映腦組織含水量增多、髓鞘脫落、髓磷脂層被破壞、軸突結(jié)構(gòu)病變和整體神經(jīng)纖維受損等細(xì)胞老化現(xiàn)象。白質(zhì)老化過程遵循“先入后出”的規(guī)律,發(fā)育成熟越早的白質(zhì)纖維老化越嚴(yán)重。Bender等(2016)對38名健康中老年人的大腦白質(zhì)進行 7年追蹤,發(fā)現(xiàn) 3種白質(zhì)纖維均存在不同程度的退化,髓鞘形成最早的聯(lián)絡(luò)纖維退化最嚴(yán)重,連合纖維和投射纖維退化相對緩慢,衰退程度隨年齡增長而加速。此外,大腦前部和后部區(qū)域白質(zhì)老化速度存在差異,前部額葉腦區(qū)白質(zhì)衰退更嚴(yán)重(Bennett,Madden,Vaidya,Howard,&Howard,2010;Davis et al.,2009;de Lange et al.,2016)。

2.2 老年人大腦功能衰退

老年人大腦功能異常首先體現(xiàn)在執(zhí)行各種認(rèn)知任務(wù)時大腦神經(jīng)活動的變化。目前較為公認(rèn)的兩個認(rèn)知老化模型,老年人的大腦半球偏側(cè)化(非對稱性)減弱模型(hemispheric asymmetry reduction in older adults,HAROLD)和認(rèn)知老化的后部向前部轉(zhuǎn)換模型(posterior-anterior shift in aging,PASA),都認(rèn)為老年人進行認(rèn)知任務(wù)時局部腦區(qū)存在過度“激活”的現(xiàn)象。HAROLD模型認(rèn)為,在進行認(rèn)知操作時,年輕人的大腦表現(xiàn)出明顯的偏側(cè)化激活,而老年人則表現(xiàn)為明顯的雙側(cè)化激活(Cabeza,2002)。PASA模型則表現(xiàn)為前后模式轉(zhuǎn)換,即在進行認(rèn)知操作時,老年人大腦的前部(額葉)活動增強而后部(感知覺皮層)活動減弱(Davis,Dennis,Daselaar,Fleck,&Cabeza,2008)。這兩種老化激活模式廣泛存在于多種認(rèn)知加工領(lǐng)域,包括工作記憶、情節(jié)記憶、語言、抑制控制等(Grady,Bernstein,Beig,&Siegenthaler,2002;Reuter-Lorenz et al.,2000;St.Jacques,Dolcos,&Cabeza,2009),表明功能老化現(xiàn)象具有領(lǐng)域普遍性。

功能老化不僅表現(xiàn)為大腦區(qū)域性的激活變化,而且表現(xiàn)為大腦網(wǎng)絡(luò)的變化。默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)(Default Mode Network,DMN)是認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究中最受關(guān)注的腦網(wǎng)絡(luò)之一。該網(wǎng)絡(luò)包括兩個對老化極其敏感的、與AD相關(guān)的關(guān)鍵區(qū)域——后部扣帶皮層(posterior cingulate cortex,PCC)和海馬。此外,AD的神經(jīng)生理標(biāo)志物 Aβ淀粉樣蛋白沉積(β-amyloid deposition)首先出現(xiàn)在默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)并且沉積最嚴(yán)重(Buckner,Andrews-Hanna,&Schacter,2008)。老年人默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)受損表現(xiàn)為,網(wǎng)絡(luò)前部到后部軸線的區(qū)域之間的功能連接下降,這些區(qū)域包括楔前葉和內(nèi)側(cè)前額葉(Andrews-Hanna et al.,2007;Biswal et al.,2010;Damoiseaux et al.,2008;Grady et al.,2010;Jones et al.,2011;Meunier,Achard,Morcom,&Bullmore,2009;Wu et al.,2011)。Tomasi 和Volkow (2012)繪制了913名健康老年人的功能連接密度圖譜,發(fā)現(xiàn)老年人在默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)(后扣帶回,楔前葉和腹側(cè)前額葉)和背側(cè)注意網(wǎng)絡(luò)(前額葉,前扣帶回和后扣帶回)都出現(xiàn)隨年齡增長的功能連接強度下降,其中長距離功能連接強度比短距離的下降更為迅速。另外,突顯網(wǎng)絡(luò)(salience network)和運動網(wǎng)絡(luò)(motor network)功能連接也表現(xiàn)出隨增齡下降的趨勢(Allen et al.,2011;Onoda,Ishihara,&Yamaguchi,2012)。這些大尺度腦網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)活動同步性受損可能導(dǎo)致認(rèn)知功能下降。

3 基于大腦可塑性的認(rèn)知訓(xùn)練

過去幾十年,基于大腦可塑性的理論觀點,研究者開發(fā)了眾多有效的認(rèn)知訓(xùn)練方法(Lustig,Shah,Seidler,&Reuter-Lorenz,2009),這些方法主要分為三類：策略訓(xùn)練(strategy training)、過程訓(xùn)練(process training)和多模式綜合訓(xùn)練(multimodal training)。策略訓(xùn)練主要通過教授被試一些策略或方法,幫助他們更有技巧地使用認(rèn)知資源,如位置法可以讓被試更好地編碼和提取項目,從而提高記憶成績。目前策略訓(xùn)練主要用在記憶、推理和問題解決、目標(biāo)管理等領(lǐng)域,有明顯的訓(xùn)練效果和近遷移效果?；谶^程的訓(xùn)練則通過不斷練習(xí)某種認(rèn)知加工過程來提高相應(yīng)的認(rèn)知能力,測量指標(biāo)往往是使用同樣加工過程的非訓(xùn)練任務(wù)。這類訓(xùn)練主要應(yīng)用于工作記憶,加工速度,注意,執(zhí)行控制等領(lǐng)域。如經(jīng)典的過程訓(xùn)練n-back任務(wù)可以提高老年人的工作記憶成績。多模式綜合訓(xùn)練以認(rèn)知訓(xùn)練為主,輔以其他多種干預(yù)手段和生活方式管理,干預(yù)內(nèi)容包括認(rèn)知成分、社會成分和運動成分等。認(rèn)知成分是一些高認(rèn)知負(fù)荷的活動,如棋牌活動、電子游戲、志愿者工作;社會成分包括讓被試參加攝影、茶藝、縫紉等課程;運動成分以有氧運動為主。多模式綜合訓(xùn)練有廣泛的遷移效果,訓(xùn)練習(xí)慣也更容易得到保持。

3.1 認(rèn)知訓(xùn)練對腦結(jié)構(gòu)的影響

認(rèn)知訓(xùn)練對老年人的腦結(jié)構(gòu)影響主要體現(xiàn)在大腦皮層灰質(zhì)體積的增加(Engvig et al.,2010,2012b,2014;Mozolic,Hayasaka,&Laurienti,2010;Pieramico et al.,2012)和白質(zhì)連接完整性的改善(Chapman et al.,2015;Engvig et al.,2012a;L?vdén et al.,2010;Strenziok et al.,2014)。策略訓(xùn)練可以增加負(fù)責(zé)訓(xùn)練任務(wù)的關(guān)鍵腦區(qū)的體積。Engvig等(2010)考察了位置法(Loci)訓(xùn)練對健康中老年人大腦結(jié)構(gòu)的影響。位置法是常用的記憶策略,該方法先讓被試想象一系列熟悉的場景和位置坐標(biāo),然后指導(dǎo)他們把這些視覺化的場景和記憶目標(biāo)結(jié)合起來。在提取階段,被試通過在大腦中按順序再現(xiàn)這些場景來回憶與之相關(guān)的記憶項目。該策略能有效加深老年人編碼水平,有助于提高序列記憶成績。在該研究中,實驗組被試每周完成 1個小時課堂學(xué)習(xí)和 4天家庭作業(yè),共開展 8周。內(nèi)容是使用位置法進行難度自適應(yīng)的詞表回憶;而控制組不進行任何訓(xùn)練。結(jié)果顯示,位置法訓(xùn)練能夠提高來源記憶成績,同時整體大腦皮層有增厚的趨勢,右側(cè)梭狀回、雙側(cè)眶額皮層厚度的變化與來源記憶成績上的提高呈正相關(guān)。Engvig等(2012b,2014)采用同樣的策略對記憶主訴老人(subjective memory impairment)展開訓(xùn)練,發(fā)現(xiàn)訓(xùn)練前老年人的海馬體積可以預(yù)測最終的訓(xùn)練收益;經(jīng)過訓(xùn)練,記憶主訴老人情節(jié)記憶網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的腦區(qū),例如右側(cè)前額葉和海馬,灰質(zhì)體積都有所增加。

記憶策略訓(xùn)練還能夠在短時間導(dǎo)致大腦白質(zhì)發(fā)生變化。Engvig等(2012a)的位置法策略訓(xùn)練也考察了白質(zhì)可塑性,訓(xùn)練組額葉的白質(zhì)纖維束連接與控制組相比有所增強,表現(xiàn)為訓(xùn)練組 MD值有所提高,前部腦區(qū)比后部腦區(qū)變化更顯著;FA值訓(xùn)練效應(yīng)不顯著,但是控制組 FA值略有下降,而訓(xùn)練組略有上升且與記憶成績成正相關(guān)關(guān)系;以上變化可能與白質(zhì)纖維髓磷脂的修復(fù)過程有關(guān)。此外,還有研究發(fā)現(xiàn)連接默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)和中央執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)的白質(zhì)神經(jīng)纖維(鉤束)FA值在推理策略訓(xùn)練后增加,即白質(zhì)完整性變好(Chapman et al.,2015)。綜合訓(xùn)練同樣能夠改善白質(zhì)纖維連接性。Strenziok等(2014)發(fā)現(xiàn) 6周的視頻游戲訓(xùn)練不僅能夠提高聽覺感知能力,還能夠改善連接枕葉和顳葉之間的白質(zhì)纖維,表現(xiàn)為 AD值增加,可能反映了軸突的修復(fù)。該通道是腹側(cè)注意網(wǎng)絡(luò)的核心通道,負(fù)責(zé)對新異刺激自下而上的注意定向,因而該研究表明,訓(xùn)練之后,聽覺和視覺信息的跨通道整合能力得到提高。L?vdén等(2010)考察20名年輕人和 12名老年人綜合認(rèn)知訓(xùn)練之后的白質(zhì)微結(jié)構(gòu)變化情況。兩組被試在180天內(nèi)參加了100次認(rèn)知功能訓(xùn)練,每次訓(xùn)練1小時,內(nèi)容包括3個工作記憶任務(wù)、3個情節(jié)記憶任務(wù)和 6個知覺速度任務(wù)。發(fā)現(xiàn)訓(xùn)練導(dǎo)致年輕人和老年人胼胝體前部的RD值下降,RD值下降表明纖維傳遞信息速度增加,可能訓(xùn)練促進了被試的髓鞘生長和修復(fù)。

縱觀灰質(zhì)和白質(zhì)的變化模式,灰質(zhì)變化常出現(xiàn)在訓(xùn)練任務(wù)所依賴的腦區(qū),例如記憶策略訓(xùn)練會改善前額葉和海馬結(jié)構(gòu),從而改善特定認(rèn)知加工過程;而無論是策略訓(xùn)練還是綜合訓(xùn)練,白質(zhì)變化常發(fā)生在重要的腦網(wǎng)絡(luò)(如默認(rèn)網(wǎng)絡(luò))或胼胝體,從而提高腦網(wǎng)絡(luò)間或大腦半球間的信息傳遞效率。

3.2 認(rèn)知訓(xùn)練對任務(wù)態(tài)腦功能的影響

研究發(fā)現(xiàn),認(rèn)知訓(xùn)練會導(dǎo)致老年人任務(wù)狀態(tài)下腦功能發(fā)生重組現(xiàn)象,表現(xiàn)為腦活動減弱,腦活動增強,或者既有減弱又有增強。

腦活動激活減弱是指對老年人實施認(rèn)知訓(xùn)練后,觀察到大腦激活強度降低和/或激活范圍縮小(Belleville et al.,2011;Brehmer et al.,2011;Hampstead,Stringer,Stilla,Giddens,&Sathian,2012;Heinzel et al.,2014;Vermeij et al.,2017)。Brehmer等(2011)對 24名健康老年人進行為期 5周的工作記憶訓(xùn)練,其中一半老年人被隨機分配到實驗組,每天進行視空間工作記憶和言語工作記憶的自適應(yīng)訓(xùn)練,任務(wù)難度會隨著老年人的成績提高而有所增加;另一半老年人被分配到控制組,接受訓(xùn)練時間和內(nèi)容相同但低難度水平的工作記憶訓(xùn)練。所有老年人訓(xùn)練前后分別完成不同認(rèn)知負(fù)荷的視空間工作記憶任務(wù)。兩組被試在訓(xùn)練后都表現(xiàn)出多個腦區(qū)激活強度的減弱,包括額上回、額中回、額下回、頂下小葉、顳上回、枕葉和海馬等區(qū)域。行為成績訓(xùn)練獲益越多的被試,其工作記憶相關(guān)腦區(qū)激活減弱的程度也越高。在另一項研究中,Vermeij等(2017)對21名健康老年人也進行了類似的工作記憶訓(xùn)練,使用功能性近紅外成像考察言語n-back任務(wù)下被試前額葉的血液動力學(xué)變化,發(fā)現(xiàn)與訓(xùn)練前相比,健康老年人訓(xùn)練后前額葉激活下降。激活減弱可能反映了神經(jīng)元加工效率的提高,即負(fù)責(zé)該認(rèn)知任務(wù)的腦區(qū)在訓(xùn)練后,只需要更少的神經(jīng)元來執(zhí)行同樣的任務(wù),因此代表更高效的神經(jīng)表征和更精準(zhǔn)的神經(jīng)環(huán)路(Brehmer et al.,2011)?？傮w來看,對健康老年人進行記憶訓(xùn)練后,被試在相同的任務(wù)難度下保持成績不變或者成績提高時,通常會出現(xiàn)與任務(wù)相關(guān)的額頂顳區(qū)域激活減弱。訓(xùn)練減少了老年人執(zhí)行任務(wù)時典型的過度激活模式,可能是促進了老年人大腦功能恢復(fù)為與年輕人相似的更高效的加工模式,而且這種激活變化模式多出現(xiàn)在工作記憶訓(xùn)練中。

除了認(rèn)知訓(xùn)練導(dǎo)致腦激活減弱這一模式外,還有一些研究發(fā)現(xiàn)訓(xùn)練會導(dǎo)致局部腦區(qū)激活增強。研究者通常認(rèn)為這種變化與老化的補償機制有關(guān)(Kirchhoff,Anderson,Barch,&Jacoby,2012;Kirchhoff,Anderson,Smith,Barch,&Jacoby,2012;Nyberg et al.,2003;Osaka,Yaoi,Otsuka,Katsuhara,&Osaka,2012)。激活增加是指對老年人實施認(rèn)知訓(xùn)練后,觀察到大腦激活強度提高,即負(fù)責(zé)該認(rèn)知任務(wù)的腦區(qū)神經(jīng)元在訓(xùn)練過后,對任務(wù)的反應(yīng)更強烈;或者激活范圍增加,即訓(xùn)練后運用額外的腦區(qū)和更多神經(jīng)元來執(zhí)行任務(wù)。Kirchhoff,Anderson,Barch等(2012)對老年人進行語義編碼策略訓(xùn)練,并設(shè)置年輕人做基線對照,訓(xùn)練前后采用有意編碼任務(wù)來考察老年人記憶成績以及編碼階段腦活動的變化。行為結(jié)果顯示,訓(xùn)練后老年人成績提高,更接近年輕人。但是在腦活動模式上,基線時年輕人和老年人均表現(xiàn)出左側(cè)額葉激活,訓(xùn)練之后老年人出現(xiàn)了與年輕人質(zhì)的差異：老年人由訓(xùn)練前類似年輕人的單側(cè)激活轉(zhuǎn)為訓(xùn)練后雙側(cè)激活,且這些腦區(qū)活動增強與記憶成績提高相關(guān),提示腦區(qū)活動增強起到了補償?shù)淖饔?。另?Kirchhoff,Anderson,Smith 等(2012)還發(fā)現(xiàn)訓(xùn)練前后雙側(cè)海馬在提取階段激活強度的增加與回想成績(recollection)呈正相關(guān)關(guān)系。除了記憶訓(xùn)練外,還有研究者關(guān)注執(zhí)行功能的訓(xùn)練效果。比如,Osaka等(2012)為健康老年人提供一個小時的短期 Stroop任務(wù)訓(xùn)練,目的是提高老年人注意轉(zhuǎn)換和抑制控制能力。訓(xùn)練前后使用的測試任務(wù)是有沖突刺激的閱讀廣度任務(wù),被試需要抑制正在關(guān)注的焦點刺激并把注意轉(zhuǎn)移到目標(biāo)刺激上。經(jīng)過訓(xùn)練的老年人任務(wù)成績更好,并且前扣帶回,左側(cè)頂下小葉,左側(cè)背外側(cè)前額葉和楔前葉等負(fù)責(zé)沖突處理的腦區(qū)激活明顯增強,而控制組沒有表現(xiàn)出這樣的趨勢。總結(jié)這類激活增強的研究,除負(fù)責(zé)訓(xùn)練任務(wù)的關(guān)鍵腦區(qū)外,訓(xùn)練導(dǎo)致的激活增強區(qū)域還往往包括前額葉,提示老年人在認(rèn)知加工過程中可能需要更多自上而下的執(zhí)行控制機制,以補償其在內(nèi)側(cè)顳葉或其他后部腦區(qū)的功能下降。

最后,還有研究發(fā)現(xiàn)認(rèn)知訓(xùn)練導(dǎo)致老年人大腦同時出現(xiàn)激活減弱和激活增加的現(xiàn)象(Braver,Paxton,Locke,&Barch,2009;Erickson et al.,2007;Miotto et al.,2014)。Erickson 等(2007)采用基于執(zhí)行功能的雙任務(wù)范式作為訓(xùn)練任務(wù)來考察老年人腦功能的可塑性。實驗組的 26位老年人接受了2～3周、每周 5次的密集型雙任務(wù)訓(xùn)練。結(jié)果顯示,與控制組相比,訓(xùn)練組的反應(yīng)時和正確率都有顯著提高,并且訓(xùn)練組老年人在雙任務(wù)測驗中左半球腹外側(cè)前額葉激活增強,但是右半球腹外側(cè)、腹內(nèi)側(cè)前額葉和左半球背外側(cè)前額葉都出現(xiàn)激活減弱,且與行為成績提高相關(guān)。Miotto等(2014)讓17名健康老年人完成兩次詞表記憶任務(wù),第一次任務(wù)沒有策略指導(dǎo),第二次任務(wù)前給予簡短的語義組織策略訓(xùn)練(30分鐘),訓(xùn)練后記憶成績提高與語義策略使用頻率有關(guān),與左半球額中回、額下回、右半球內(nèi)側(cè)前額葉上部等負(fù)責(zé)策略使用的腦區(qū)激活增強有關(guān),還與眶額葉、默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)等負(fù)責(zé)注意和監(jiān)控的腦區(qū)激活減弱有關(guān)。功能性重組可能是因為訓(xùn)練改變了認(rèn)知加工過程,使用腦區(qū)發(fā)生變化;也可能是因為訓(xùn)練后對控制注意腦區(qū)的依賴下降,對任務(wù)特異腦區(qū)的依賴提高(Buschkuehl,Jaeggi,&Jonides,2012)。

綜合現(xiàn)有研究來看,老年人在接受認(rèn)知訓(xùn)練后任務(wù)態(tài)下的腦神經(jīng)活動模式出現(xiàn)重組現(xiàn)象。然而,關(guān)于這種重組現(xiàn)象的內(nèi)在機制問題,即究竟是反映了激活減少、促進了老年人大腦功能恢復(fù)與年輕人相似的高效加工模式;還是激活增強、促進了老年人更好地使用原有的補償機制,抑或是其他更加復(fù)雜的交互作用產(chǎn)生的大腦功能性重組,還需要更多研究進一步證實。

3.3 認(rèn)知訓(xùn)練對靜息態(tài)腦功能的影響

近年來靜息態(tài)腦功能成像逐漸成為認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究的重要手段。與傳統(tǒng)的基于任務(wù)的激活研究相比,靜息狀態(tài)腦成像的信噪比為傳統(tǒng)基于任務(wù)的激活研究的 3倍,可見靜息狀態(tài)腦功能成像技術(shù)的優(yōu)勢所在;此外,靜息態(tài)下大腦的能量消耗占全身總能量消耗的 20%,遠遠高于任務(wù)態(tài)下的大腦能量消耗量(只占全身總消耗量的 5%),提示靜息態(tài)下腦功能活動具有重要的認(rèn)知意義(Fox &Raichle,2007)。目前最常用的靜息態(tài)腦成像指標(biāo)是腦區(qū)間功能連接,該指標(biāo)反映不同腦區(qū)間慢波振蕩的時間同步性,考察區(qū)域間整合能力;還有研究關(guān)注局部腦區(qū)內(nèi)部慢波振蕩的特性,例如區(qū)域自發(fā)神經(jīng)活動強度和局部活動一致性,分別通過計算低頻振幅(amplitude of low-frequency fluctuations,ALFF)和局部活動一致性(regional homogeneity,ReHo)得到。這些靜息態(tài)腦成像指標(biāo)與認(rèn)知功能密切相關(guān)(Tian,Ren,&Zang,2012),腦網(wǎng)絡(luò)間功能連接和局部一致性活動異常的老年人認(rèn)知成績更差、神經(jīng)退行性病變更嚴(yán)重(Keller et al.,2015;Takeuchi et al.,2013;Wang et al.,2013;Zhang et al.,2012)。

越來越多認(rèn)知訓(xùn)練研究以靜息態(tài)腦成像指標(biāo)作為老年人訓(xùn)練效果和腦可塑性的評估手段(Chapman et al.,2015;Li et al.,2014;Pieramico et al.,2012;Strenziok et al.,2014;Yin et al.,2014;Zheng et al.,2015),該部分研究主要以策略訓(xùn)練和綜合訓(xùn)練為主。例如,Chapman等(2015)探討了主旨推理策略訓(xùn)練對腦可塑性的影響。研究者訓(xùn)練老年人熟悉并使用策略注意、整合推理和創(chuàng)新性處理問題的方法,在12周的推理策略訓(xùn)練后,老年人默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)和中央執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)(central executive network)的整體和局部腦血流增加,而且這些網(wǎng)絡(luò)的功能連接更強,可能是神經(jīng)血管耦合的作用。這一研究提示認(rèn)知訓(xùn)練使相關(guān)腦區(qū)血流量增加,并且重新達到了動態(tài)平衡,表現(xiàn)在訓(xùn)練結(jié)束后靜息態(tài)神經(jīng)活動和功能連接增強。中國科學(xué)院心理研究所李娟課題組對社區(qū)健康老年人實施包括認(rèn)知訓(xùn)練、身體鍛煉和心理輔導(dǎo)的綜合訓(xùn)練,訓(xùn)練 3個月后考察老年人腦功能的可塑性,結(jié)果顯示,訓(xùn)練后老年人(1)內(nèi)側(cè)前額葉和內(nèi)側(cè)顳葉之間功能連接增強,功能連接增強與認(rèn)知功能提升存在顯著正相關(guān)(Li et al.,2014);(2)小腦后葉、顳上回、顳中回區(qū)域內(nèi)局部活動一致性出現(xiàn)功能性重組,其中左側(cè)顳上回和小腦后葉活動一致性增強而雙側(cè)顳中回活動一致性減弱;ReHo變化與記憶等行為成績的增益顯著相關(guān)(Zheng et al.,2015);(3)額中回、額上回及小腦前部反映腦自發(fā)活動的 ALFF得到提升,而且 ALFF提高與執(zhí)行功能等測驗上的成績提升相關(guān)(Yin et al.,2014)。該綜合訓(xùn)練對靜息態(tài)腦活動的影響主要在額葉和顳葉網(wǎng)絡(luò)。在另一些研究中,策略訓(xùn)練和綜合訓(xùn)練主要影響默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)(Chapman et al.,2015;Pieramico et al.,2012;Strenziok et al.,2014)。

關(guān)于認(rèn)知訓(xùn)練導(dǎo)致的靜息態(tài)腦成像變化的生理機制,有研究者認(rèn)為靜息態(tài)腦活動變化可能反映的是神經(jīng)元活動的能量消耗(Chapman et al.,2015)。首先,認(rèn)知訓(xùn)練使得大腦神經(jīng)元的持續(xù)性激活,訓(xùn)練結(jié)束后的一段時間內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)受體也會習(xí)慣性聚集,以備大腦隨時更好地對類似的刺激類型做出反應(yīng)。其次,行為訓(xùn)練使神經(jīng)元中蛋白質(zhì)和脂肪合成能力得到提高,訓(xùn)練習(xí)慣保持的時間內(nèi),會形成和增強新的神經(jīng)元突觸。以上這些神經(jīng)元活動都需要消耗能量,在宏觀層面表現(xiàn)為這些腦區(qū)即使在靜息狀態(tài)也會需要更多的血液供應(yīng)。

除靜息態(tài)功能磁共振成像,有研究者利用PET,腦電圖(electroencephalogram,EEG)等技術(shù)手段觀察其他靜息態(tài)腦功能指標(biāo)在認(rèn)知訓(xùn)練后的變化情況,包括葡萄糖代謝(glucose metabolism),腦血流灌注量(cerebral blood flow,CBF),腦電神經(jīng)振蕩等。葡萄糖是大腦的主要能量供應(yīng)方式,其腦代謝水平是神經(jīng)退行性病變前的突觸功能障礙的生理標(biāo)志之一。健康老年人、輕度認(rèn)知障礙(mild cognitive impairment,MCI)和AD患者葡萄糖代謝都明顯減退(Jagust et al.,2012;Nestor,Fryer,Smielewski,&Hodges,2003)。Shah 等(2014)對認(rèn)知正常的社區(qū)老人開展為期 16周的結(jié)合運動和認(rèn)知訓(xùn)練的綜合干預(yù),訓(xùn)練組的言語情節(jié)記憶在訓(xùn)練后有顯著提升,左側(cè)運動皮層的葡萄糖代謝率提高,行為成績和腦功能之間的變化相關(guān)。血管老化和病變導(dǎo)致CBF 的降低,運輸至大腦的營養(yǎng)成分減少,這一老化過程在額葉表現(xiàn)尤其明顯(Lu et al.,2011)。已有研究證實策略訓(xùn)練(Chapman et al.,2015,2016)和基于過程的訓(xùn)練(Mozolic et al.,2010)都可以增加老年人腦血流灌注量。在Mozolic等(2010)的研究中,老年人進行8周注意力訓(xùn)練,練習(xí)抑制無關(guān)視覺和聽覺干擾信息同時完成注意力任務(wù),訓(xùn)練后老年人的前額葉腦血流灌注量顯著增加;Chapman等(2015,2016)的兩項研究里,老年人經(jīng)過 12周推理策略訓(xùn)練,額頂區(qū)域的腦血流量同樣有所增加,可見訓(xùn)練增加任務(wù)相關(guān)腦區(qū)的血氧供應(yīng)。另外,EEG的theta頻段(4-7Hz)的能量(power)和活動相干性(coherence)也隨年齡增長而下降(Cummins &Finnigan,2007)。研究發(fā)現(xiàn),健康老年人經(jīng)過 8周視頻游戲訓(xùn)練,額區(qū)中線位置 theta頻帶的能量以及額區(qū)和后部腦區(qū)之間theta頻帶的相干性增強,同時認(rèn)知控制水平提高(Anguera et al.,2013)?？傮w來看,由于老年人大腦存在可塑性,多種受老化影響的大腦功能指標(biāo)在認(rèn)知訓(xùn)練后得到改善,這些腦功能指標(biāo)可以作為用于考察老年人大腦可塑性的良好指標(biāo)。

4 討論與展望

4.1 不同認(rèn)知訓(xùn)練對腦結(jié)構(gòu)的差異化影響

認(rèn)知訓(xùn)練引發(fā)的大腦灰質(zhì)體積增加、白質(zhì)神經(jīng)纖維連接增強都提示老年人大腦結(jié)構(gòu)仍然保持一定可塑性。從訓(xùn)練類型來看,策略訓(xùn)練和過程訓(xùn)練針對特定認(rèn)知加工過程,進而導(dǎo)致負(fù)責(zé)該認(rèn)知加工過程的腦區(qū)發(fā)生功能和結(jié)構(gòu)的改善,典型表現(xiàn)為記憶策略訓(xùn)練改善海馬結(jié)構(gòu),基于過程的執(zhí)行功能訓(xùn)練改善前額葉活動;綜合訓(xùn)練包括認(rèn)知、社會和運動等多個層面,對老年人大腦的影響往往不特異于某個單一腦區(qū),而是體現(xiàn)在多個腦網(wǎng)絡(luò)甚至整個大腦皮層上。從大腦可塑性的區(qū)域性差異來看,對老化敏感的腦區(qū)或腦網(wǎng)絡(luò),比如前額葉、海馬、額頂網(wǎng)絡(luò)、默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)和執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)等,在訓(xùn)練后更容易發(fā)現(xiàn)腦結(jié)構(gòu)改善,提示受老化影響最大的區(qū)域同時可能也是最容易逆轉(zhuǎn)、功能可塑性最強的區(qū)域。當(dāng)然,也存在另一種可能,老化嚴(yán)重的腦區(qū)可能會因為過度損傷而減弱或喪失可塑性。例如Shah等(2014)發(fā)現(xiàn)老年人接受綜合訓(xùn)練后,葡萄糖代謝率變化只出現(xiàn)在初級運動感覺皮層而不是額葉,該區(qū)域的葡萄糖代謝在老化過程中幾乎不受影響而額葉的代謝水平嚴(yán)重下降。可能的解釋是額葉的葡萄糖代謝功能嚴(yán)重受損以致失去可塑性。

由于考察認(rèn)知訓(xùn)練對老年人腦結(jié)構(gòu)影響的研究數(shù)量較少,不到10篇,并且以策略訓(xùn)練和綜合訓(xùn)練研究為主,因而難以探討不同種類的認(rèn)知訓(xùn)練對不同腦區(qū)可塑性的差異化影響,以上提到的認(rèn)知訓(xùn)練對腦可塑性影響的特點也還需要進一步驗證。未來研究應(yīng)該根據(jù)訓(xùn)練類型和腦區(qū)受損程度來探討大腦可塑性的規(guī)律。

4.2 認(rèn)知訓(xùn)練影響任務(wù)態(tài)腦功能的多種調(diào)節(jié)因素

訓(xùn)練引發(fā)的腦功能變化也發(fā)生在與所訓(xùn)練的認(rèn)知功能最相關(guān)的區(qū)域,但是變化模式更多樣化。其中,任務(wù)態(tài)腦功能重組現(xiàn)象差別很大,表現(xiàn)為訓(xùn)練后激活增加、激活減弱以及激活增強和減弱同時存在等現(xiàn)象,這些現(xiàn)象與訓(xùn)練后認(rèn)知功能的獲益程度相關(guān),證實了老年人大腦的可塑性。這種不同模式的大腦可塑性變化的影響因素可能包括訓(xùn)練內(nèi)容和訓(xùn)練方式、訓(xùn)練強度和時間等。

首先,認(rèn)知訓(xùn)練對任務(wù)態(tài)腦活動的影響可能與訓(xùn)練類型有關(guān)?；谶^程的重復(fù)性訓(xùn)練往往會提高大腦加工效率,降低腦部活動。一方面,因為這種大量重復(fù)性練習(xí)可以消除任務(wù)新異性,降低受訓(xùn)腦區(qū)對刺激的反應(yīng);另一方面,基于過程的訓(xùn)練使受訓(xùn)腦區(qū)熟悉任務(wù)流程,探索出高效的加工方式,提高自動化加工程度,激活程度會比訓(xùn)練前減弱。相反,如果訓(xùn)練內(nèi)容是策略技巧或者元認(rèn)知訓(xùn)練,則新策略的練習(xí)和使用導(dǎo)致加工水平提高或者加工方式改變,腦區(qū)激活會比訓(xùn)練前更強或者范圍更廣。Belleville,Mellah,de Boysson,Demonet和Bier (2014)的研究對老年被試分別進行單任務(wù)重復(fù)訓(xùn)練和雙任務(wù)分心訓(xùn)練,前者更多的是練習(xí),后者則更容易發(fā)展出新策略。結(jié)果單任務(wù)重復(fù)訓(xùn)練組在右側(cè)額下回、右側(cè)額中回、左側(cè)額下回和左側(cè)丘腦都在訓(xùn)練后呈現(xiàn)激活下降的趨勢,且訓(xùn)練后單任務(wù)成績與腦區(qū)激活程度是負(fù)相關(guān)關(guān)系。雙任務(wù)分心訓(xùn)練組在右側(cè)前額葉(BA10區(qū))發(fā)現(xiàn)激活顯著增強,且雙任務(wù)成績與激活程度是正相關(guān)關(guān)系,該結(jié)果說明訓(xùn)練類型可能造成神經(jīng)活動模式差異。

其次,認(rèn)知訓(xùn)練對任務(wù)態(tài)腦活動的影響還可能與訓(xùn)練時長有關(guān)。訓(xùn)練前期激活增加,因為學(xué)習(xí)新策略和新技能,神經(jīng)元活動量大;訓(xùn)練后期激活減弱,因為對任務(wù)和策略的熟悉、鞏固導(dǎo)致了自動化加工。Hempel等(2004)在工作記憶訓(xùn)練的第2周和第4周分別觀察被試任務(wù)時的大腦活動,發(fā)現(xiàn)與工作記憶相關(guān)的頂內(nèi)溝和額下回激活先增加后減弱,即激活強度隨時間呈倒 U型變化。Kühn等(2013)也在紋狀體發(fā)現(xiàn)類似的倒U型活動變化,認(rèn)為該現(xiàn)象與多巴胺系統(tǒng)對工作記憶難度的適應(yīng)有關(guān)。目前尚未有關(guān)于訓(xùn)練時長和老年人腦功能變化的研究,但是從上述年輕人的研究推測,由于訓(xùn)練時長的差異,后測時老年人處在不同的訓(xùn)練階段,會導(dǎo)致大腦激活模式不同。

總之,認(rèn)知訓(xùn)練與任務(wù)態(tài)腦激活之間,并非增強或者減弱二元問題,而是受各種因素調(diào)節(jié)。未來研究首先需要對這些因素及其交互作用進行深入細(xì)致的探討,例如應(yīng)該針對訓(xùn)練時長的影響,探討健康老年人大腦任務(wù)態(tài)腦功能隨訓(xùn)練時長變化的進程,描繪腦功能的變化曲線。

另外,為改善相關(guān)認(rèn)知加工過程,接受訓(xùn)練的腦區(qū)應(yīng)該有針對性地發(fā)生變化,與之相對應(yīng)的腦結(jié)構(gòu)和腦功能變化應(yīng)該是一致的。然而目前僅有3篇研究同時探討認(rèn)知訓(xùn)練如何影響腦結(jié)構(gòu)(灰質(zhì)、白質(zhì))和腦功能(Chapman et al.,2015;Pieramico et al.,2012;Strenziok,2014),這些研究均沒有發(fā)現(xiàn)腦結(jié)構(gòu)和功能連接變化的一致性或者相關(guān)性,兩者似乎是獨立發(fā)生的?？赡茉蚴悄X結(jié)構(gòu)變化與神經(jīng)元和突觸生長有關(guān),而腦功能變化與神經(jīng)遞質(zhì)關(guān)系更密切。無論如何,該問題在宏觀層面難以解決,未來研究可能需要結(jié)合動物模型,從微觀的神經(jīng)分子和細(xì)胞的角度,研究腦結(jié)構(gòu)和腦功能變化之間的關(guān)系。

4.3 大腦可塑性的個體差異

老年人大腦可塑性的訓(xùn)練效果存在個體差異,可能受被試認(rèn)知或腦儲備(cognitive or brain reserve)影響。一方面,認(rèn)知儲備會影響大腦基線的腦功能。Stern (2002)提出認(rèn)知儲備的概念,用于解釋大腦老化或受損程度與認(rèn)知功能衰退的不同步現(xiàn)象,認(rèn)為受教育程度、智商、經(jīng)濟狀況和休閑活動等保護性因素會改善大腦功能,從而減少年老化對認(rèn)知功能的負(fù)面影響。Bastin等(2012)發(fā)現(xiàn)教育和詞匯能力與右后側(cè)顳頂皮層和左前側(cè)頂內(nèi)溝皮層的代謝活動相關(guān),證明認(rèn)知儲備對老年人腦功能有一定影響。另一方面,基線時存在的大腦活動模式或神經(jīng)可塑性水平的不同,最終會影響訓(xùn)練效果。例如健康老年人基線狀態(tài)時的大腦自發(fā)活動(以 ALFF為指標(biāo))表現(xiàn)出個體差異,并且這種個體差異可以預(yù)測認(rèn)知訓(xùn)練引發(fā)的行為成績改善程度(Yin et al.,2014);基線時的海馬體積(Engvig et al.,2012)和白質(zhì)完整性(de Lange et al.,2016;Wolf et al.,2014)分別可以預(yù)測訓(xùn)練效果和遷移效果。因此,老年人基線的認(rèn)知和腦儲備差異會影響訓(xùn)練結(jié)果。未來研究應(yīng)該根據(jù)認(rèn)知和腦儲備差異,細(xì)分不同訓(xùn)練對象,為老年人制定個性化訓(xùn)練方案,以達到最優(yōu)訓(xùn)練效果。

4.4 大腦可塑性研究的有效性、保持和遷移

認(rèn)知訓(xùn)練對認(rèn)知功能的促進作用被大量研究證實,然而也有部分研究沒有在認(rèn)知行為表現(xiàn)上發(fā)現(xiàn)訓(xùn)練效應(yīng)(Melby-Lerv?g &Hulme,2013;Owen et al.,2010;van Muijden,Band,&Hommel,2012),因此對認(rèn)知訓(xùn)練的效果提出質(zhì)疑。相對行為結(jié)果的不穩(wěn)定,在大腦結(jié)構(gòu)和功能指標(biāo)上,已有文獻更多發(fā)現(xiàn)陽性結(jié)果。造成行為和大腦訓(xùn)練效果差異的原因有以下幾點：一是訓(xùn)練效果可能已經(jīng)發(fā)生但還無法體現(xiàn)在行為成績上,因此大腦結(jié)構(gòu)和功能變化也許是更為敏感的指標(biāo);二是腦結(jié)構(gòu)和功能指標(biāo)有多種校正標(biāo)準(zhǔn),用寬松的閾限得到的校正結(jié)果需要謹(jǐn)慎對待,可能出現(xiàn)假陽性結(jié)果(Eklund,Nichols,&Knutsson,2016);三是行為研究中遷移和保持是評估訓(xùn)練效果的重要指標(biāo),然而用腦成像結(jié)果評估訓(xùn)練效應(yīng)時極少涉及大腦結(jié)構(gòu)和功能的遷移(僅有 2篇研究：Heinzel et al.,2016;Heinzel,Rimpel,Stelzel,&Rapp,2017),評估任務(wù)態(tài)腦功能所用任務(wù)也局限于訓(xùn)練任務(wù)。為進一步確定認(rèn)知訓(xùn)練的有效性,未來研究應(yīng)該關(guān)注以下問題：

首先是腦成像研究上,應(yīng)該規(guī)范出統(tǒng)一且嚴(yán)格的校正標(biāo)準(zhǔn),減少大腦結(jié)構(gòu)和功能指標(biāo)上的假陽性結(jié)果,以便提升認(rèn)知訓(xùn)練對大腦可塑性影響的可重復(fù)性。

其次,認(rèn)知訓(xùn)練影響行為成績的持續(xù)性一直是認(rèn)知心理學(xué)領(lǐng)域關(guān)注的重要問題。在年老化的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)方面,目前缺乏對大腦可塑性指標(biāo)進行追蹤的干預(yù)研究。今后需要通過縱向追蹤研究探討大腦可塑性是否有保持效果,如果有,哪種訓(xùn)練類型和訓(xùn)練對象、多長的訓(xùn)練時間能夠更好地保持訓(xùn)練效果。

最后,關(guān)于認(rèn)知訓(xùn)練的遷移效果,研究者尤其希望訓(xùn)練最終能遷移到老年人的日常功能上。理論上,接受訓(xùn)練的腦區(qū)應(yīng)該與遷移任務(wù)的負(fù)責(zé)腦區(qū)有重疊。因而,研究大腦可塑性的遷移,將有助于我們針對重疊腦區(qū)進行干預(yù),誘發(fā)日常認(rèn)知功能的遷移。未來研究需要關(guān)注哪些腦區(qū)更容易發(fā)生遷移,進而對該腦區(qū)進行針對性的干預(yù)。

有關(guān)認(rèn)知訓(xùn)練對大腦可塑性調(diào)節(jié)作用的研究方興未艾。本綜述從大腦結(jié)構(gòu)和功能的角度,評述了認(rèn)知訓(xùn)練對老年人大腦可塑性的影響,有助于深化對老年人大腦可塑性的理解,同時也有助于為制定老年人的認(rèn)知訓(xùn)練方案提供依據(jù)。未來研究應(yīng)該運用多種認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的方法,結(jié)合神經(jīng)生物技術(shù),更加深入地探索老年人大腦可塑性的宏觀和微觀表現(xiàn)以及調(diào)節(jié)因素;應(yīng)該通過縱向追蹤研究探討大腦可塑性的保持和遷移效果。

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