革命性的阿尔茨海默病检测:认知干扰科学

　　

研究人员开发了一种非侵入性测试来检测阿尔茨海默氏症的风险，重点关注分心的认知处理。这项使用Stroop范式的测试表明，阿尔茨海默氏症高风险个体处理分心的方式不同，为早期发现和了解这种疾病提供了一种新方法。来源:SciTechDaily.com

加州理工学院的研究人员发明了一种新颖的、无创的行为测试，有助于及早发现阿尔茨海默氏症通过分析个体如何处理干扰，为早期疾病管理提供突破。

阿尔茨海默病是一种神经退行性疾病，会损害一个人的思考、记忆和基本功能。根据美国国立卫生研究院的数据，阿尔茨海默病影响了600多万美国人，其中大多数年龄在65岁及以上。虽然这种疾病对神经系统造成的损害是不可逆转的，但可以通过锻炼和营养方案等早期干预措施减缓其进展。因此，早期筛查阿尔茨海默氏症的风险对于帮助人们管理和计划他们的症状至关重要。

早期发现的挑战

然而，在阿尔茨海默病出现身体症状之前，衡量个人患病风险的主要方法是测量脑脊液中某些蛋白质的水平(水平越高，风险越高)。这种检查是侵入性的、痛苦的、昂贵的。

行为测试的突破

加州理工学院和亨廷顿医学研究所的一个研究小组目前正在进行一项正在进行的项目，开发一种简单的行为测试来检测一个人患阿尔茨海默氏症的风险，就像在电脑上解谜一样无创。2022年，该团队开发了一种行为测试，其结果与脊髓液测量结果准确相关。

另一个典型试验的动图演示。“准备好”标志着试验的开始。参与者被要求说出划线单词的颜色，如果没有划线，则说出单词本身。每个试验包含两个单词，在第二个单词之前呈现一个超快的噪声掩蔽启动。“掩蔽”是研究人员使事物“隐形”的方法之一——无意义的符号占据与“隐形”单词相同的位置，并在单词的前后闪烁。大脑专注于明亮嘈杂的刺激，只下意识地处理隐藏的单词。资料来源:S. Hung提供

现在，该团队已经使用该测试来发现更多关于高风险个体集中注意力和注意力的能力。发表在《GeroScience》杂志上的一篇论文描述了这项研究，该研究表明，高风险人群正在利用他们的注意力处理而不是抑制分散注意力的刺激。这项研究是在加州理工学院实验心理学教授Shinsuke Shimojo的实验室进行的。Shimojo是加州理工学院天桥和陈Chrissy Chen神经科学研究所的附属教员。

新型测试方法

Shimojo说:“在这个领域，所有研究人员的梦想都是提出一种非常敏感的心理学范式，以检测高危老年人微妙的前期症状。”“然而，这几乎是不可能的，因为那些高风险的老年人没有通过目前的官方标准测试进行诊断。我们的成功归功于两个新的转折:首先，需要注意力的内隐认知处理。第二，认知限制只会在高任务负荷下显现出来的假设。”

在测试中，参与者完成一个所谓的Stroop范式任务。这是一个常见的谜题，在这个谜题中，一个人会看到一个单词——这个单词是一种颜色的名称，以彩色文本的形式显示在计算机显示器上。然而，单词本身并不一定与它显示的颜色相匹配——例如，单词“RED”可能显示为绿色。在任务的每次迭代中，参与者被要求说出单词的颜色或单词本身的名称。与命名单词本身相比，命名文本的颜色被认为是“非常费力的”——它比看起来更具挑战性。(你可以在下面自己试试。)

这个词是什么意思?这个单词是什么颜色的?是读字容易，还是说颜色容易?资料来源:S. Hung

但研究人员还增加了一个额外的转折，使这项任务更具挑战性。就在实际目标出现之前，一个单词(白色背景上的白色，被几个无意义的符号“掩盖”)在屏幕上快速闪现——快到参与者无法有意识地察觉。(参见文本右侧的视频以获取示例。)

这个白色的词在技术上被称为“隐性干扰”——意在无意识地分散参与者的注意力。除了被称为“外显认知”的有意识和有意的信息收集之外，我们的大脑还具有在没有意识的情况下处理感官信息的能力。这被称为“内隐认知”。

研究结果及影响

这项研究涉及36名平均年龄为75岁、认知健康的人。每个人都接受了无数与阿尔茨海默病风险相关的测试:大脑磁共振成像(MRI)、基因组测序和前面提到的侵入性脑脊液测量。根据这些生物标记，个体可以被分为高风险或低风险。

在2022年的研究中，研究小组发现，在高度努力的情况下，当内隐分心物存在时，患阿尔茨海默氏症的高风险个体(以他们的脊髓液水平来衡量)的速度减慢了约5%。这种隐性干扰在低风险个体中没有发现。这些发现表明，内隐认知可能在任何典型阿尔茨海默病症状出现前几年就发生了改变。

测试的图表，分解成静止的帧。资料来源:S. Hung

这项新研究的重点是了解这些人在测试中是如何使用注意力的。把注意力想象成一种货币——一种大脑可以使用的有限资源。我们都有过注意力从特定任务中分散的经历。也许你的手机通知或嘈杂的房间分散了你阅读这篇文章的注意力。研究小组旨在确定高风险人群是否在使用他们的注意力来处理分散注意力的单词，而不是抑制分散注意力并将其排除在外。

“无论你患阿尔茨海默氏症的风险是高还是低，你的大脑都会无意识地感知到分散注意力的词，”Shimojo小组的前博士后学者、日本早稻田大学(Waseda University)的助理教授洪绍民(Sean Hung)说。他是这项研究的第一作者之一。“但我们想研究你的大脑接下来会做什么?你是用你的努力来抑制分心还是用你的努力来处理分心?认知障碍风险低的健康人应该能够抑制注意力分散。”

为了验证这一点，研究小组让同样的志愿者完成两次任务，间隔两周。这个想法是，练习可以减少任务的心理负担，让你有更多的注意力。例如，如果你是一名经验丰富的足球运动员，你可能能够轻松地运球，同时使用你的一些注意力来处理周围环境中的其他事情。但是，如果你是一个足球新手，你需要使用大量的注意力和注意力来正确运球。练习可以释放你的注意力，让你的大脑用在其他地方。

研究人员发现，在练习完任务后，低风险的人会利用他们额外的注意力来抑制分散注意力的单词，从而减少分心。相反，高风险个体使用他们额外的注意力来处理分散注意力的词语，吸收不必要的信息，使他们从手头的任务中分散注意力，从而对他们的表现产生更强的干扰。这些干扰并没有导致整体表现明显变差，但干扰是明显的，有练习效果的高风险个体(在第二个任务中速度更快)在出现干扰词时速度更慢。

“这些结果表明，内隐认知和注意力之间有着紧密的联系，而高风险人群内隐认知的变化可能反映了注意力利用方式的早期转变，”洪说。

参考文献:《实践使不完美:阿尔茨海默病高危人群对实践的隐性干预更强》，作者:洪少敏、Sara W. Adams、kathleen Molloy、dawan Wu、Shinsuke Shimojo和Xianghong Arakaki, 2023年10月10日，《GeroScience》。

加州理工学院的研究技术助理Sara Adams(21届学士)与Hung一起是第一作者。除了Hung、Adams和Shimojo之外，其他合著者还有亨廷顿医学研究所的Cathleen Molloy和Xianghong Arakaki以及加州理工学院的资深科学家dawan Wu(06级博士)。资金由James Boswell博士后奖学金、加州理工学院生物学和生物工程系博士后奖学金以及由邓普顿世界慈善基金会、惠蒂尔基金会和美国国立卫生研究院提供的与美国资助机制一致的意识研究提供。