《Frontiers in Aging Neuroscience》:Effect of increasing cognitive activity participation via calligraphy practice on salient network and central executive network in older adults with subjective cognitive decline: a secondary analysis of a randomized controlled trial
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摘要目的:晚年定期参与认知活动与痴呆风险降低相关。在先前的一项随机对照试验中,研究人员证明,增加书法练习改善了主观认知下降(SCD)老年人的工作记忆,并增强了默认模式网络内的功能性连接(FC)。这项探索性二次分析检验了增加书法练习是否也调节其他大规模脑网络中的
摘要目的:晚年定期参与认知活动与痴呆风险降低相关。在先前的一项随机对照试验中,研究人员证明,增加书法练习改善了主观认知下降(SCD)老年人的工作记忆,并增强了默认模式网络内的功能性连接(FC)。这项探索性二次分析检验了增加书法练习是否也调节其他大规模脑网络中的FC。方法:总共112名居住在社区的55–75岁中国成年人,伴有SCD且先前有书法练习经验,被随机分配到对照组或干预组。对照组维持其惯常的书法练习,而干预组将每周练习时间加倍,持续6个月。使用功能性磁共振成像(fMRI)在基线和干预后评估静息态FC。采用重复测量混合模型比较两组间突显网络和中央执行网络内FC的纵向变化。结果:与对照组相比,将书法练习加倍6个月与突显网络内右侧喙侧前额叶皮层和右侧缘上回之间静息态FC的显著更大增加相关(组间平均差=0.12;95% CI=0.03–0.22;p=0.01)。在全样本的合并分析中,未观察到SAN内FC的显著前后变化。中央执行网络内未观察到显著的组间FC变化。结论:增加书法练习与突显网络内的局部FC变化相关,扩展了研究人员先前关于默认模式网络内更广泛分布FC变化的发现。这些发现共同表明,晚年参与认知活动可能与痴呆风险老年人中大规模脑网络组织相关。
**论文解读:增加书法练习对主观认知下降老年人突显网络和中央执行网络的影响**
**研究背景与问题**
主观认知下降(Subjective Cognitive Decline, SCD)是指个体自我报告认知功能下降,但标准神经心理学测试未发现客观损害,且症状不可归因于其他医学或精神疾病。累积证据表明,SCD与轻度认知障碍和痴呆风险升高相关,可能代表神经退行性疾病的早期前驱阶段,从而为干预延缓认知下降和减少痴呆进展提供了潜在治疗窗口。定期参与认知活动被提出作为经济、可及且相对安全的非药物策略,用于维持老年人认知功能。然而,其潜在的神经生物学机制尚未完全阐明。书法练习作为一种中国传统智力活动,涉及计划、注意力控制、精细运动协调、工作记忆、序列加工和视觉空间处理等多个高级认知过程,但既往研究多聚焦于默认模式网络(Default Mode Network, DMN),关于突显网络(Salient Network, SAN)和中央执行网络(Central Executive Network, CEN)的调节作用尚不清楚。
**研究目的与意义**
研究人员开展了一项随机对照试验(Randomized Controlled Trial, RCT)的二次分析,旨在探讨增加书法练习量是否超出参与者惯常水平,能够调节SCD老年人中SAN和CEN内的功能性连接(Functional Connectivity, FC)。这一研究基于先前发现——增加书法练习增强了DMN内的FC,特别是涉及内侧前额叶皮层、海马结构、顶下小叶和外侧颞叶皮层。本研究将调查范围扩展至DMN之外,以确定晚年增加既定认知活动的参与是否与痴呆风险老年人脑网络组织的改变相关。论文发表在《Frontiers in Aging Neuroscience》。
**关键技术方法**
本研究采用两臂、平行组、评估者盲法RCT设计,于2020–2022年在香港进行,纳入112名社区居住的55–75岁中国成年人,均符合SCD标准且具有至少每周1小时、持续6个月的书法练习史。参与者按1:1随机分配至对照组(维持惯常练习)或干预组(每周练习时间加倍),持续6个月。主要神经影像学结局为SAN和CEN内的静息态FC,通过3T MRI扫描仪采集静息态功能性磁共振成像(rs-fMRI)数据,并使用CONN 20.b和SPM12进行预处理和去噪。基于标准大规模网络模型,SAN的感兴趣区(ROI)预定义为前扣带回皮层(ACC)、前脑岛(AInsula)、喙侧前额叶皮层(RPFC)和缘上回(SMG);CEN的ROI包括外侧前额叶皮层(LPFC)和后顶叶皮层(PPC)。使用皮尔逊相关系数估计ROI对间的FC。统计分析采用重复测量混合模型(MMRMs),以意向性治疗原则进行,并进行了敏感性分析和探索性亚组分析。
**研究结果**
**基线特征**:112名参与者中,5人(4.5%)在干预期间退出,96人(85.7%)完成干预后fMRI扫描。平均年龄66.3岁(SD=4.3),女性83人(74.1%),平均受教育年限14.8年(SD=3.6),先前书法练习平均9.7年,入组前每周平均练习3.1小时。基线MoCA平均28.5分(SD=1.2),AD-RAI平均0.12(SD=0.16)。
**神经影像学结果**:在SAN内,观察到一个显著的组间纵向FC变化差异:右侧RPFC与右侧SMG之间的FC在干预组中增加0.08,对照组中减少0.04,组间差异0.12(95% CI=0.03–0.22;p=0.01)。其他ROI对如ACC与右侧AInsula、ACC与右侧SMG等虽显示干预组FC增加更大,但未达到统计学显著性。在CEN内,未观察到任何ROI对的显著组间FC变化。
**敏感性和探索性分析**:仅限于完成干预者的敏感性分析结果与意向性治疗分析一致(右侧RPFC与右侧SMG的组间差异0.15;95% CI=0.04–0.26;p=0.01)。全样本合并分析显示,SAN内无显著的前后FC变化,表明观察到的效应源于干预组与对照组的不同轨迹,而非一般时间效应。探索性亚组分析显示,在年龄较大(66–75岁)的参与者、女性以及基线脑萎缩程度较大(AD-RAI较高)的参与者中,右侧RPFC与右侧SMG的FC显著增加;而在年龄较小、男性或萎缩程度较低的参与者中未观察到。受教育程度较低亚组中,ACC与右侧SMG的FC显著增加;受教育程度较高亚组中,右侧RPFC与右侧SMG及左侧SMG与右侧SMG的FC显著增加。先前书法练习年限的亚组未显示出显著FC变化。
**依从性**:干预组中位依从率100.0%(IQR=79.3%–109.6%),对照组107.0%(IQR=94.8%–126.8%)。干预组实际每周练习时间(5.7小时,SD=3.4)显著高于对照组(3.7小时,SD=2.7)(p=0.002)。
**讨论与结论**
**讨论部分总结**:本研究作为RCT的二次分析,发现增加书法练习与SCD老年人中大规模脑网络连接的选择性改变相关。扩展了先前关于DMN内FC增强的发现,观察到SAN内一个局限性但显著的组间FC增加(右侧RPFC与右侧SMG),而CEN内无检测到的变化。全样本合并分析无总体前后变化,表明效应由干预组与对照组的差异轨迹驱动。SAN的有限调节可能反映了书法练习中间断性注意力监控需求(如评估笔画精度和调整运动输出),需要内部聚焦加工与任务导向控制之间的短暂切换。CEN缺乏显著变化可能反映该队列参与者具有高度技能熟练度和任务自动化的性质,近十年练习经验使熟悉的活动对执行控制需求有限。在认知储备框架下,这些发现支持持续参与认知刺激活动可能与早期、临床前神经退行性阶段相关的大规模脑网络组织和适应性有关。即使长期从事书法练习的个体,适度增加练习量6个月也可能产生可检测的神经变化,符合剂量-反应模型。探索性亚组分析提示年龄、性别、教育程度和基线脑萎缩程度可能调节SAN连接变化,但需在更大样本中验证。
**研究结论翻译**:增加书法练习与突显网络内的局部功能性连接变化相关,补充了先前报道的默认模式网络更广泛调节的发现。总体而言,这些发现表明,晚年参与认知活动可能与痴呆风险老年人中大规模脑网络组织相关。作为一种低成本、安全且高度可接受的活动,书法练习代表了一种可行的基于生活方式的方法,值得在痴呆风险降低研究中进一步探索。