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心理所通过荟萃分析揭示老龄化过程中的认知行为和脑网络改变
作者: 中国科学院行为科学重点实验室左西年研究组 ║ 日期: 2015/09/01 

  中国是世界上老年人口数量最多的国家,也是全球人口老龄化发展速度最快的国家之一。民政部发布的最新数据显示,截至2014年底,中国老年人的数量已达到2.12亿,占人口总数的15.5%据联合国统计,到本世纪中期,中国将有近5亿人口超过60岁,而这个数字将超过美国人口总数。 

  老龄化过程伴随着一系列大脑结构和功能的改变,导致老年人记忆、加工速度以及执行功能等重要认知能力的下降。研究人员从未停止过对认知能力下降的脑机制探索,特别是随着功能磁共振成像技术的普及。基于任务态功能磁共振成像的认知老化研究中,样本量通常较小,绝大多数研究的被试量都在10-30人之间,其结果往往难以得到重复验证,信效度也会受到影响。此外,已有认知老化研究中,研究者往往关注认知任务引发的脑区激活。近年来,系统神经科学快速发展,脑连接组学领域发现人脑符合分布式的网络组织。基于功能磁共振成像的研究也表明认知年老化的脑活动变化不仅体现在局部脑区激活上,还体现在大尺度脑功能网络上。当前,认知老化过程伴随的脑功能网络的变化缺乏系统结果,并且其与行为改变之间的关系尚未解读。 

  中科院行为科学重点实验室左西年研究组的李会杰副研究员开创性地采用人脑功能网络系统划分的最近进展,对已发表的114项(涉及2035名老年人和1845名青年)关于认知老化的任务态功能磁共振成像研究结果进行了荟萃分析(Meta-analysis,一种对不同研究结果进行收集、合并及统计分析的方法)发现,执行认知任务时,与青年人相比,老年人在海马旁回、梭状回、额下回以及语言回等脑区激活降低,而在额中回、内侧额叶以及前中央回等脑区激活升高。对上述脑功能激活变化在七大脑功能网络中的分布进行深入数据挖掘(如图1所示)发现:1)系统水平上,老年人激活降低的脑区主要位于视觉网络,而激活升高的脑区主要位于额顶网络和默认网络;2)行为表现好的老年人(认知保持组)脑激活升高集中性分布在额顶网络,而行为表现差(认知下降组)的老年人激活升高则分散在背侧注意网络、额顶网络和默认网络,但是两组老年人激活降低的脑网络分布相似。 

  该研究对传统的认知年老化模型提出了挑战。认知神经科学的认知老化模型,如老年人半球非对称性下降假说(HAROLD)、老化的前后转移模型(PASA)、去分化假说、补偿相关神经环路利用假说(CRUNCH),以及老化和认知的脚手架理论(STAC)等,都是建立在补偿和分化的基础上。在认知老化研究中,区分成功补偿(脑区激活升高,行为成绩提高)和非成功补偿(脑区激活升高,行为成绩仍然较低)是非常重要的。额顶网络是人脑核心认知控制系统,主要负责不同脑网络之间的信息交换与功能协调,本研究发现其在老年人认知行为成功补偿中发挥着至关重要的核心作用,其功能活动的不足将影响认知行为功能下降。这些发现将推动全新认知老化脑网络模型的构建以及针对现有模型进行基于脑连接组学的修订。 

  该研究受国家重点基础研究发展计划(973计划,2015CB351702),国家自然科学基金委重点国际合作项目(81220108014)以及中科院重点部署项目(KSZD-EW-TZ-002)等资助,相关文章目前已在线发表于Neuroscience and Biobehavioral Reviews期刊(五年影响因子10.528,行为科学领域排名第3,神经科学领域排名第15)。 

  Li HJ*, Hou XH, Liu HH, Yue CL, Lu GM, Zuo XN*. (2015). Putting age-related task activation into large-scale brain networks: A meta-analysis of 114 fMRI studies on healthy aging. Neurosci. Biobehav. Rev. doi: 10.1016/j.neubiorev.2015.08.013. 


1 老年人和青年人在执行认知任务时激活变化对比的脑网络分布。Overall表示
在总体研究结果上;
CogInv表示老年认知不变组的研究;CogDec表示老年
认知下降组的研究;
Y,青年人;O,老年人。

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