中科院韩布新:人脑额顶功能网络的重要性

【字体: 时间:2015年12月08日 来源:生物通

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  认知和脑功能老化机制一直是科学研究前沿. 应用功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)技术考察老年人认知操作(如记忆、情绪判断等)时大脑激活情况, 已取得系列成果. 最近, 脑连接组学研究发现大脑符合分布式功能网络组织. 脑老化是否会导致脑功能网络改变? 脑功能网络改变与行为有何关系? 来自中国科学院心理研究所的韩布新研究员发表社论,就这一问题进行了探讨。

  

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生物通报道:认知和脑功能老化机制一直是科学研究前沿. 应用功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)技术考察老年人认知操作(如记忆、情绪判断等)时大脑激活情况, 已取得系列成果. 最近, 脑连接组学研究发现大脑符合分布式功能网络组织. 脑老化是否会导致脑功能网络改变? 脑功能网络改变与行为有何关系? 来自中国科学院心理研究所的韩布新研究员发表社论,就这一问题进行了探讨。

2015年9月3日, 国际行为学领域期刊Neuroscience and Biobehavioral Reviews刊出了中国科学院行为科学重点实验室左西年研究组论文“Putting age-related task activation into large-scale brain networks: A meta-analysis of 114 fMRI studies on healthy aging”. 该研究不仅在行为、脑功能和脑网络等多层次上揭示了认知与脑老化的核心机制, 发现人脑额顶功能网络的激活在老年人认知行为变化中起重要调控作用; 而且对于认知老年化的日常生活应对有诸多启示.

文章指出,脑功能网络研究为了解脑老化机制打开了一扇新窗户, 也将更改认知老化模型. 认知老化研究历经了两个阶段. 基于传统认知心理学发现提出了加工速度理论、抑制能力减弱假说、执行功能衰退假说以及“选择、优化和补偿”(selection, optimization,and compensation, SOC)理论等; 基于越来越多的认知神经科学证据提出了老年人半球非对称性下降假说、老化的前后转移模型、去分化假说、补偿相关神经环路利用假说以及老化和认知的脚手架理论等, 这些模型和假说是目前认知老化的主流理论. 可以预测, 随着脑功能网络随增龄改变的研究不断深入, 认知老化模型必将被更新.

而这篇文章对认知老化研究有多重意义. 首先, 脑连接组与功能网络将成为未来认知老化研究的关注热点. 系统神经科学不仅有助于描述正常及异常的大脑网络, 开发预测认知老化引发的神经退行性疾病及其进展的神经影像学标记, 也有助于揭示认知衰老的神经机制. 该文提出的系统分析方法在基于脑功能网络和任务激活两类研究之间架起了桥梁.

其次, 认知老化是毕生发展研究的重要领域. 相关脑功能网络研究对于成人乃至早期发展研究均有重要启发. 生命个体的发展是毕生过程, 是多维度、多功能获得与丧失并行的动态系统; 发展具有高度可塑性, 各年龄段的人皆可发展技能以弥补正在降低的某种能力; 毕生发展研究需要心理学、生物学、医学、神经科学等多学科参与. 目前, 基于静息态fMRI的毕生发展研究已有不少新发现. 比如,毕生发展过程中脑半球连接呈U形轨线, 功能网络内连接随增龄呈倒U形下降, 而网络间连接则呈U形上升. 任务态fMRI的毕生发展较少, 亟需加强. 此外, 在认知老化甚至毕生发展过程中, 脑功能网络与行为成绩有何种关联, 也值得深入探索.

最后, 研究直接指导老年人干预研究. 目前对老年人进行干预的主要手段包括认知训练、运动训练和游戏训练. 认知训练主要是通过让老年人练习某种认知任务(比如记忆策略等)来提高相应的认知能力, 以延缓认知下降的速度. 前人研究表明, 通过学习与训练, 老年人也具有一定的认知可塑性. 运动干预主要是通过有氧运动方式来对老年人进行训练, 以提高其认知功能. 视频游戏是指使用某一类需要借助视听设备并基于一定剧情进行操作的游戏.

视频游戏具有任务多样性、实时反馈、快速适应和较高的动机等特点, 已经越来越多的被认为是一种有效的认知训练方法. 在对老年人进行认知、运动或游戏干预训练时, 如果能更多的考虑到对大脑额顶网络的训练(比如空间记忆), 估计将会有效延缓老年人的认知下降. 对于居家老年人来说, 也可以自行训练. 比如可以画一个12格的棋盘格, 一个人随机把几张(可以由少至多)扑克牌摆放在棋盘格内, 背面朝上. 摆放之前让老年人看1~2秒, 之后请老年人按照摆放顺序, 依次说出扑克牌正面的数字. 当练习到一定程度后, 还可以再继续增加难度. 比如在记住数字的时候, 还要记住扑克牌的花色, 以此来锻炼认知能力, 以促进大脑额顶网络活动程度的增强.

(生物通)

作者简介:

韩布新
中国科学院心理研究所研究员、博导, 中国科学院心理健康重点实验室副主任, 国际应用心理协会(IAAP)秘书长、全国颜色标准化技术委员会(TC120)副主任, 中国心理学会常务理事、老年心理专业委员会主任, 中国老年学与老年医学学会常务理事、老年心理专业委员会主任; 主要研究心理健康发展(认知年老化、宗教心理学).

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