《Brain Sciences》:Supporting Visual Working Memory in Healthy Aging: A Review of Current Interventions and Perspectives on Future Approaches
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视觉工作记忆(vWM)随年龄增长而衰退,影响存储容量、表征精度、特征绑定和抑制控制,并对日常功能产生后果。然而,越来越多的证据表明,衰老的大脑仍保留着显著的神经可塑性,这为干预提供了机会。本综述综合了当前关于改善健康老年人vWM的方法的证据,包括经典和基于游戏
视觉工作记忆(vWM)随年龄增长而衰退,影响存储容量、表征精度、特征绑定和抑制控制,并对日常功能产生后果。然而,越来越多的证据表明,衰老的大脑仍保留着显著的神经可塑性,这为干预提供了机会。本综述综合了当前关于改善健康老年人vWM的方法的证据,包括经典和基于游戏的认知训练、非侵入性脑刺激(NIBS),以及将认知训练与体育锻炼或脑刺激相结合的多模态方案。纵观文献,基于过程的认知训练能在训练任务及其密切相关任务上产生改善,而持久的远迁移效应的证据仍然有限。NIBS显示出有前景的神经生理学效果,尤其是在针对额顶网络时,尽管行为结果仍然存在异质性,并且似乎取决于刺激参数和个体特征。新兴发现进一步表明,联合干预可能增强vWM的特定方面,凸显了个性化方法的重要性。尽管取得了这些进展,但干预效果通常较为温和、具有任务特异性且资源密集。作为一种补充方法,本综述提出了安慰剂和反安慰剂效应作为一个有理论基础的假设,值得进行实证研究,以期补充现有干预措施并促进健康的认知老化,而非仅仅将其视为混杂因素。
论文主体内容总结
2. 当前支持老年期视觉工作记忆的方法
尽管存在与年龄相关的改变,大量行为和神经科学研究表明,老年人仍保留了相当大的适应能力。认知老化日益被视为一个动态过程,在此过程中,代偿机制有助于减轻与年龄相关的神经和认知变化的功能影响。在神经层面,这种适应能力体现在大脑功能重组上,例如后部-前部转移模式(PASA)和老年人半球不对称性减少模型(HAROLD)。修订后的认知老化和认知支架理论(STAC-r)则提出,衰老大脑通过经验、认知参与和其他生命历程因素持续发展和招募替代神经通路,以部分抵消与年龄相关的结构和功能衰退。这些模型共同表明,尽管存在与年龄相关的结构和功能变化,但在整个健康老龄化过程中仍保留了相当程度的可塑性,这为通过针对性干预支持或增强vWM提供了可能性。
2.1 认知训练
一个主要研究方向聚焦于认知训练,即通过持续参与目标任务来提高特定认知能力的结构化干预。传统上,vWM通过任务重复进行研究,这是大多数认知训练项目的基础。例如,Li等人发现,经过45天的视空间2-back训练后,两个年龄组在训练任务上均有改善,并表现出近迁移效应,但未观察到远迁移效应。近期证据表明,训练效果更依赖于自适应任务设计,即根据个人表现水平持续调整任务难度。Richmond等人采用自适应WM广度范式训练老年人,结果显示训练组在言语和视空间WM广度上的提升大于对照组,并伴有近迁移效应和有限的远迁移效应。一些采用自适应vWM训练范式的研究报告了老年人的显著改善,部分益处可持续长达8-9个月,但长期维持效果并不一致。关于迁移效应,Brehmer等人的研究发现,自适应训练组的近迁移任务表现显著提升,但远迁移效应仅限于持续注意力。然而,并非所有形式的vWM训练都能在老年人中产生一致的迁移效应。
游戏化认知训练
游戏化认知训练是指参与者通过多次训练课程反复参与专门设计的互动任务或游戏,以刺激认知过程的计算机化干预。这类干预可通过视频游戏训练平台或虚拟现实(VR)等沉浸式技术进行。Ballesteros等人使用Lumosity平台的非动作视频游戏对老年人进行训练,虽然参与者在所练习的游戏上表现出明显进步,但这些收益并未泛化到vWM结果测量中。相比之下,Toril等人使用更专注的非动作视频游戏干预,报告了更积极的结果,训练组在Corsi积木任务和拼图任务上均有显著改善,其中拼图任务的收益在3个月随访时得以保持。作者认为,更集中的训练方案、以及集体训练环境带来的动机和社会参与度等因素可能导致了不同的结果。最近,Ballesteros等人进行的随机对照试验发现,训练组和主动对照组在未训练的认知能力上没有表现出显著差异,表明观察到的益处很大程度上是非特异性的。此外,Szczepocka等人研究了家庭沉浸式VR认知训练的效果,实验组在1-back任务上表现优于对照组,但在更广泛的WM领域未发现显著改善。
2.2 非侵入性脑刺激(NIBS)
另一种支持老年人vWM的有前景方法是NIBS,这是一套旨在调节神经兴奋性和网络动力学的技术。经颅直流电刺激(tDCS)是研究最广泛的与vWM相关的技术。多项研究报告了前额叶刺激后vWM表现无显著改善。然而,针对网络层面的刺激方案,如单侧(右侧)额顶叶tDCS,已被证明能增强vWM准确性,尤其是对于基线能力较低的老年人。个体差异在刺激反应中起着重要的调节作用,例如教育水平被确定为预测行为获益的最强因子。经颅交流电刺激(tACS)通过频率和相位特定的方式夹带大脑节律。Mitterová等人发现,θ频段tACS以负荷和蒙太奇依赖的方式增强了vWM表现。Reinhart和Nguyen的研究表明,个性化的同相额颞高清晰度tACS增加了神经同步化模式并提高了vWM准确性,其行为益处至少持续50分钟。Borghini等人的证据表明,顶叶α-tACS可选择性地提高对误导性线索的干扰抵抗能力。然而,这些效应高度依赖于刺激参数、任务需求和个体特征。与电刺激技术相比,经颅磁刺激(TMS)的证据仍然有限且异质性较高。
2.3 结合不同方法
2.3.1 认知训练与体育锻炼相结合
多模式方法基于不同干预措施可能靶向互补机制的思路。Nishiguchi等人调查了为期12周的多模式干预(结合体育锻炼和认知双任务训练)的效果,虽然行为上未见显著改善,但神经影像学分析显示双侧前额叶区域激活减少。Maillot等人研究了体感游戏训练的效果,训练组在执行功能和加工速度方面有显著改善,但在视空间任务(包括空间广度测试)上未观察到显著的迁移效应。
2.3.2 认知训练与NIBS相结合
将认知训练与tDCS相结合的初步证据表明,这种组合不一定能增强训练任务的表现,但可能促进迁移效应。Stephens和Berryhill发现,只有接受最高刺激强度的参与者在一个月随访时表现出显著的远迁移获益。Jones等人的研究表明,仅在主动刺激组中,迁移测量的改善在随访时得以维持。然而,其他研究未能观察到tDCS相对于单纯认知训练的附加效益。个体差异再次扮演关键角色,Assecondi等人发现,联合干预优先使基线WM能力较低的“高龄老人”受益。Nissim等人的研究表明,针对额顶叶网络的右dlPFC阳极tDCS与多模式认知训练相结合,增强了该网络内的功能连接性,并在未训练的言语2-back任务上产生了近迁移效应。Brambilla等人结合双侧dlPFC经颅随机噪声刺激(tRNS)与多领域认知训练,未观察到视空间WM表现的改善。