前辅助运动区CBF梯度与兴奋-抑制平衡在衰老及语义流畅性任务困难中的作用机制研究

本研究针对健康衰老过程中前辅助运动区(pre-SMA)的神经生理变化及其与语义流畅性任务表现的关系展开。通过结合pCASL技术量化脑血流(CBF)梯度与磁共振波谱(MRS)评估兴奋-抑制平衡(EIB)，发现年轻组存在前向后CBF梯度而老年组消失，且老年组pre-SMA抑制性增强（EIB升高）。EIB与语义流畅性任务难度显著相关，提示pre-SMA神经化学环境变化可能是衰老相关认知挑战的关键机制。该研究为神经退行性疾病的早期干预提供了新靶点。

　　

随着全球人口老龄化加剧，认知功能衰退已成为突出的公共卫生问题。语义流畅性任务作为评估执行功能和语言能力的重要工具，其表现衰退与前辅助运动区（presupplementary motor area, pre-SMA）的功能变化密切相关。这一脑区不仅参与动作选择与抑制控制，还在词汇检索、语义整合等高级认知过程中发挥关键作用。然而，衰老如何影响pre-SMA的神经生理特性，以及这些变化如何导致语义流畅性任务困难，仍是未解之谜。现有研究多基于血氧水平依赖（BOLD）功能磁共振成像，但由于BOLD信号受血流与代谢等多重因素影响，更直接的生理指标如脑血流（cerebral blood flow, CBF）与神经递质平衡的作用尚未系统阐明。

为此，Krishnamurthy等人在《NeuroImage》发表研究，整合多模态磁共振技术，包括伪连续动脉自旋标记（pCASL）与磁共振波谱（MRS），量化pre-SMA的CBF空间梯度与兴奋-抑制平衡（excitatory-inhibitory balance, EIB），并探讨其与语义流畅性任务难度的关联。研究纳入22名健康受试者（11名年轻人，11名老年人），通过任务态fMRI界定pre-SMA中与语义流畅性难度相关的子区域，进而分析静息态CBF梯度与神经递质水平（GABA+与Glx）。统计方法涵盖重复测量方差分析、线性回归及斜率比较，以揭示年龄相关的神经分化与突触缩放机制。

3.1 衰老相关pre-SMA内CBF的区域性差异

研究发现，年轻组在pre-SMA所有子区域均显示更高CBF（F(1,19)=22.47, p=0.0001），且存在从前向后上升的空间梯度（F(3,17)=13.14, p=0.0001），而老年组此梯度消失（组间×ROI交互作用：F(3,17)=5.38, p=0.009）。梯度斜率比较显示年轻组趋势更高（t(20)=2.03, p=0.056），表明衰老导致pre-SMA血流分布均一化，提示神经去分化可能补偿性机制。

3.2 衰老相关组织校正EIB差异及其与CBF梯度的关系

老年组pre-SMA的EIB（GABA+/Glx比率）显著高于年轻组（t(20)=-2.62, p=0.02），主要驱动因素为Glx降低（t(20)=2.83, p=0.01）而非GABA+变化。EIB与CBF梯度无显著关联（图3B），表明神经递质平衡与血流分布代表两种独立的衰老相关生理过程。

3.3 语义流畅性任务难度与神经生理学的关联

重复测量方差分析显示，任务难度与EIB显著相关（F(1,19)=7.67, p=0.01），且时间×EIB交互作用边缘显著（F(1,19)=3.41, p=0.08）。分段回归表明，任务较易段（Seg1）与较难段（Seg2）均与EIB正相关（图4），而CBF梯度与行为无显著关联。这表明pre-SMA抑制性增强可能通过突触缩放失调导致语义处理效率下降。

研究结论强调，pre-SMA的CBF梯度消失与EIB升高是衰老的独立标志，其中EIB变化直接关联语义流畅性任务困难。该发现不仅深化了对衰老神经机制的理解，还为靶向pre-SMA的神经调控干预（如经颅直流电刺激）提供了理论依据。未来需结合高分辨率MRS成像与精细行为范式，进一步解析子区域特异性神经化学变化及其在认知衰退中的作用。