健康老龄化中完整的强化学习能力：基于导航任务的行为证据

本研究针对老龄化是否影响强化学习(RL)这一争议问题，通过设计高认知负荷的导航任务，系统比较了年轻与老年组在短(0.5s)长(6s)间隔条件下的表现。瑞士联邦理工学院(EPFL)团队发现老年组初期学习效率较低，但经过充分训练后能达到与年轻组相当的水平，表明高级认知功能的RL机制在健康老龄化中保持完整。该成果为理解认知老化的选择性衰退模式提供了重要证据，发表于《Experimental Brain Research》。

　　

随着年龄增长，人类的认知功能究竟会发生怎样的变化？这个问题一直困扰着神经科学和心理学研究者。在众多认知功能中，强化学习(Reinforcement Learning, RL)显得尤为特殊——它既是人类和动物共有的基本学习能力，又涉及复杂的决策过程。然而关于老龄化对RL影响的研究却得出了相互矛盾的结论：有些研究发现老年人在RL任务中表现显著下降，而另一些研究则发现两组没有差异。这种分歧使得学界迫切需要更精确的实验设计来解答：老龄化是否真的损害RL能力？如果存在损害，其边界条件是什么？

瑞士联邦理工学院(EPFL)的Wei-Hsiang Lin团队在《Experimental Brain Research》发表的研究给出了重要答案。研究人员创新性地采用导航式RL任务，通过两个精心设计的实验，揭示了健康老年人在不同认知负荷下的RL表现特征。这项研究不仅解决了方法论争议，更对理解认知老化的选择性模式提供了新视角。

研究采用的关键技术包括：1) 计算机化的导航RL任务设计，包含9个状态和1个目标状态的复杂环境；2) 交叉设计的短(0.5s)长(6s)ISI条件；3) 基于58-150次试验的行为数据分析；4) Q-learning模型参数拟合；5) 蒙特利尔认知评估(MoCA)筛查；6) 事后记忆问卷评估。实验招募了格鲁吉亚自由大学的70名参与者（40名老年人，30名年轻人）进行对照研究。

实验1：初期差异与学习潜力

通过8分钟（短ISI）和30分钟（长ISI）的任务测试，研究人员发现老年组在原始数据中表现较差。但将分析限制在相同试验次数（58次）后，两组在完成目标次数（episodes completed）和最优动作比例上无显著差异。特别值得注意的是，在长ISI条件下，年轻组表现出更明显的进步趋势（图4A），提示记忆负荷可能影响老年组的学习效率。

实验2：固定试验数的验证

当试验数固定为150次时，长ISI条件下年轻组的优势更为明显（图5A右），特别是在远离目标的状态中。记忆问卷显示老年组对"远距离状态"的识别信心显著较低（图S3B右），这支持了工作记忆负荷可能是表现差异的关键因素。

计算模型揭示的机制

Q-learning模型分析显示两组在学习率(α)和探索率(τ)上无差异（图6A），表明基本RL机制保持完整。有趣的是，探索率与任务准确率显著相关（图6B右），说明个体差异主要来自探索策略而非学习速度。

结论与意义

这项研究通过创新的导航RL范式证明：1) 健康老年人的RL核心机制保持完整；2) 初期表现差异可通过充分训练消除；3) 长间隔条件下的差异可能源于工作记忆而非RL本身；4) 探索策略（而非学习率）是影响个体表现的关键因素。这些发现挑战了"老龄化必然导致RL衰退"的传统观点，为认知老化理论提供了重要修正。在实际应用中，提示针对老年人的训练项目应注重状态-动作关联的记忆强化，并给予更充分的学习机会。该研究也为阿尔茨海默病等神经退行性疾病的早期鉴别提供了新思路——RL任务中的特定缺陷模式可能成为有价值的生物标记物。