心理所研究揭示游戏化工作记忆训练改善老年人认知功能的神经机制

随着全球人口老龄化的加速发展，老龄化伴随的脑结构与认知功能衰退问题日益受到关注。开发有效的认知干预方法，延缓认知衰退并揭示其背后的神经机制，对应对老龄化挑战具有重要意义。

工作记忆是认知功能的核心，对其进行训练有望对老年人认知功能产生广泛积极影响。然而，传统的工作记忆训练方式因任务重复且趣味性不足，往往难以维持被试的参与者的动机，导致训练效果不佳。

为此，中国科学院心理研究所李会杰研究组引入游戏化设计理念，通过将工作记忆任务（N-back）和切水果游戏相结合，研发了游戏化工作记忆训练系统（图1）。该系统包括四个难度等级，每个等级下设不同关卡，通过融入游戏化元素提升参与者的训练依从性。

图1. 游戏化工作记忆训练系统设计示意图

研究团队招募了76名60-85岁的健康老年人，随机分为游戏化工作记忆训练组和积极对照组。两组参与者接受了为期6周、每周2次、每次1个小时的训练。训练前后，研究人员对参与者进行了认知功能测试和磁共振成像扫描，并在训练结束6个月后再次评估其认知功能。结果显示，积极对照组的认知功能在训练后及6个月随访中均未显著提升，而训练组的工作记忆、抑制控制、情景记忆及视空间能力在训练后显著改善，且效果可维持6个月（图2）。

图2.游戏化工作记忆训练对老年人认知功能的改善作用

在神经层面，训练组老年人在6周干预后，左侧额极的皮层厚度显著增加（图3），同时左侧额极的局部功能一致性及左侧额极与左侧颞下回的功能连接显著降低（图4）。这表明游戏化工作记忆训练能够有效缓解老年人脑结构的随龄衰退，提升脑功能的神经加工效率。进一步分析显示，老年人工作记忆改善与额极结构和功能的变化高度一致，提示额极是支撑老年人工作记忆改善的重要脑区。

图3.游戏化工作记忆训练对老年人额极结构的改善

图4.游戏化工作记忆训练对老年人额极功能的改善

该研究不仅验证了游戏化工作记忆训练对老年人认知功能的广泛提升作用，还首次揭示了额极（额叶前端区域）在认知干预中的关键作用。与青年人工作记忆训练主要改善额叶中后部区域（如背外侧前额叶）不同，老年人的训练效果更集中于额极，这可能反映了前额叶功能随年龄增长发生的适应性变化。这一发现为理解老年人认知训练的神经机制提供了新视角。

该研究获得了国家自然科学基金（31871143）、科技创新2030“脑科学与类脑研究”重大项目（2021ZD0200500）、中国博士后科学基金（2023M740297）及国家资助博士后研究人员计划（GZB20230074）等资助。

研究成果发表于Psychology and Aging，心理所博士生王平(已毕业)为论文第一作者，心理所李会杰研究员和北京师范大学左西年教授为论文共同通讯作者。

论文信息：Wang, P., Zhou, Z. X., Gao, P., Hou, H. Y., Zhang, J. X., Li, H. J., & Zuo, X. N. (2025). Gamified working memory intervention enhances prefrontal neurocognitive plasticity during aging. Psychology and Aging, 40(5), 490–509. https://doi.org/10.1037/pag0000895