老年人在言语感知过程中神经血管解耦与代偿性神经网络的激活：来自脑电图（EEG）和近红外光谱成像（fNIRS）的证据

《GeroScience》：Neurovascular decoupling and compensatory network recruitment during speech perception in aging: evidence from EEG-fNIRS

　　

摘要

与年龄相关的言语感知能力下降是听觉老化过程中一个显著的问题，尤其是在噪声环境下。然而，成年期间神经和神经血管过程在言语感知过程中是如何共同组织和协调的，目前仍不完全清楚。本研究采用了同时进行的脑电图（EEG）和功能性近红外光谱（fNIRS）技术，来探讨具有正常听力的年轻人（n=20，平均年龄28.8±5.7岁）、中年人（n=23，平均年龄48.0±6.5岁）以及老年人（n=23，平均年龄65.8±3.7岁）的神经激活、功能连接性和神经血管耦合情况。参与者在安静和嘈杂的听觉条件下完成了言语感知任务，信号噪声比（SNR）分别为5 dB和-5 dB。行为结果表明，在噪声条件下，言语识别能力随年龄增长而显著下降，但在安静环境中则保持稳定。fNIRS结果显示，老年人的额叶-运动区和颞叶区域的激活增强，功能连接性提高，表明他们在噪声环境下通过其他机制进行了补偿性调节。EEG分析显示，低频（δ、θ和α波）功率随年龄增长而降低，尤其是在运动区和听觉-言语处理区域，这反映了听觉和认知处理的受损。神经血管耦合分析进一步表明，EEG功率与fNIRS激活之间的相关性从主要为正相关转变为负相关，表明成年过程中神经血管协调存在年龄差异。这些发现共同揭示了与年龄相关的言语感知能力下降相关的多层次补偿性和适应不良机制。通过将电生理学和血液动力学证据整合到一个统一的框架中，本研究完善了现有的听觉-认知老化模型，并强调了与年龄相关的神经血管协调变化，这些变化可能有助于理解老年人言语处理能力的变异性。