言语流畅性双任务范式揭示增龄性认知-运动干扰的神经机制：一项针对步行表现的meta分析

本刊推荐：为明确不同认知任务对双任务行走中步速影响的年龄差异及其神经机制，研究人员开展了针对年轻与老年成年人的meta分析。研究纳入22项研究，发现言语流畅性任务（而非连续减法任务）导致老年组步速下降更显著（Hedges' g = -0.4744），表明前额叶-小脑-基底节环路资源竞争是增龄性认知-运动干扰的核心机制，为针对执行功能的老年运动康复策略提供了理论依据。

　　

随着全球人口老龄化加剧，维持老年人的移动能力和认知功能已成为公共健康的重要议题。步速作为衡量移动能力的"第六生命体征"，不仅能预测老年人的功能独立性、生活质量和生存率，更是反映神经系统功能状态的重要指标。然而，随着年龄增长，神经、肌肉骨骼和心肺系统的多重变化会影响行走所需的复杂协调能力。当老年人需要一边走路一边进行认知任务时，这种挑战尤为明显——这种现象被称为"双任务行走"，它揭示了年龄相关的移动能力变化。

尽管已有大量研究探讨了年轻人和老年人在认知双任务行走中的表现，但一直存在一个关键问题未得到明确解答：不同类型的认知任务是否会对步速产生独特的影响？特别是，为什么有些认知任务（如言语流畅性）似乎比其它任务（如连续减法）对老年人行走能力的影响更大？为了解决这一问题，奥本大学的研究团队开展了一项系统性回顾与meta分析，研究成果发表在《Experimental Brain Research》上。

为了深入探究这一问题，研究人员采用了系统性的文献检索和严格的筛选流程。他们检索了Web of Science数据库中符合条件的研究，最终纳入22项研究，涵盖544名年轻人（平均年龄20-31岁）和511名老年人（平均年龄62-85岁）。这些研究主要使用了两类认知任务：连续减法任务（12项研究）和言语流畅性任务（8项研究），同时还包含了数字警觉性和行走中发短信等范式。所有研究都测量了单任务和双任务行走条件下的步速，并在实验室环境中进行。

研究采用随机效应meta分析模型，计算标准化均数差（Hedges' g）来量化年龄相关的双任务成本差异。通过亚组分析比较不同认知任务类型的影响，并运用meta回归探讨任务类型的调节作用。此外，还通过漏斗图、统计检验和敏感性分析评估发表偏倚和结果稳定性。

研究结果揭示了几个重要发现：

整体效应分析显示，老年人相比年轻人经历了显著更大的双任务成本（g = -0.2612，95% CI [-0.4914, -0.0310]，p = 0.0261），效应量达到小到中等程度。研究间存在显著异质性（I2 = 66.53%，p < 0.0001），表明双任务成本受多种因素影响。

任务类型亚组分析发现了关键差异：言语流畅性任务产生了最大且统计学显著的年龄相关差异（g = -0.4744，95% CI [-0.8712, -0.0777]，p = 0.0191），而连续减法任务则显示较小且不显著的效应（g = -0.1412，p = 0.3474）。这一结果表明，言语流畅性任务对老年人造成了独特的挑战。

发表偏倚评估显示漏斗图对称分布，统计检验结果不显著，表明存在发表偏倚的可能性较低。

这些发现从神经机制角度可以得到解释。言语流畅性任务对前额叶执行功能，特别是背外侧前额叶皮层(DLPFC)和前扣带皮层(ACC)介导的功能要求很高。随着年龄增长， frontal脑区在步态控制中的募集增加，可能是一种补偿性神经机制。当老年人协调言语流畅性和行走时，他们会经历神经资源瓶颈，有限的神经资源必须在认知和运动需求之间分配。

小脑在步态周期精确计时和言语产生的发音规划中都起着关键作用。这种双重参与使得小脑功能与理解年龄相关的言语流畅性双任务表现差异特别相关。年龄相关的小脑体积减少以及小脑与前额叶区域间静息态功能连接效率降低，损害了小脑同时协调多种功能的能力，在双任务条件下产生处理瓶颈。

基底节帮助序列化运动动作和认知操作。当言语流畅性和行走同时进行时，基底节必须同时支持两个序列化任务，产生处理冲突，主要表现为步速降低。双序列需求对老年人尤其具有挑战性，因为他们在认知和运动序列化方面都显示出自动化程度降低。

从注意需求角度看，言语流畅性可能比其它认知任务更严重地破坏步态的注意需求，因为它产生不可预测的注意转移。根据"姿势优先"假说，当面临竞争需求时，老年人通常优先考虑姿势稳定性而不是认知表现，作为一种防止跌倒的保护机制。言语流畅性作为一种开放式、生成性任务，没有明确的完成标准，可能特别难以在双任务期间进行战略性降优先级，导致比连续减法等具有离散元素的任务更明显的步态干扰。

该研究的结论表明，老年人相比年轻人经历了显著更大的双任务步速成本，而言语流畅性任务比心理追踪任务揭示了更明显的年龄相关差异。这些发现强调了整个生命周期中认知和运动过程之间复杂的相互作用，表明言语流畅性范式为检测年龄相关的步态控制变化提供了独特方法。

对言语流畅性干扰的任务特异性脆弱性支持了一个多方面的神经生理学模型，涉及前额叶资源竞争、小脑协调挑战和基底节序列化需求。除了理论意义外，这些结果具有直接的临床意义，表明针对言语流畅性期间参与的特定执行功能的康复策略可能对改善老年人群的步态特别有效。

该研究挑战了先前对年龄相关步态变化仅与周围神经系统变化相关的解释，反而支持了一个整合的认知-运动控制框架，其中老年人步态中已有详细记录的生物力学适应受到中枢神经过程的显著影响。结合双任务范式和详细生物力学分析的未来研究，对于全面表征认知负荷如何在整个生命周期中重塑运动策略至关重要。这类研究对于制定有针对性的干预措施以维持老年人群的移动能力和降低跌倒风险至关重要。