人類(lèi)社會(huì )正在以前所未有的速度經(jīng)歷老齡化過(guò)程。因為老化常伴隨多種認知障礙，所以開(kāi)發(fā)有效的干預方法來(lái)延緩老化并揭示其背后的認知神經(jīng)機制以應對老齡化的挑戰具有重大意義。已有研究發(fā)現，老年人在噪音環(huán)境下的言語(yǔ)知覺(jué)能力普遍下降，而音樂(lè )訓練能夠增強老年人在嘈雜環(huán)境下的言語(yǔ)知覺(jué)能力，提示音樂(lè )訓練能夠對抗老化。但由于技術(shù)手段的限制，目前尚無(wú)研究系統揭示音樂(lè )訓練經(jīng)驗對抗老化、保護言語(yǔ)加工的神經(jīng)機制。

　　為回答上述問(wèn)題，中國科學(xué)院心理研究所杜憶研究組近期開(kāi)展了一項功能磁共振研究，首次證實(shí)老年音樂(lè )家采用兩種相互依賴(lài)的機制“功能保持和功能代償”來(lái)延緩其在噪音環(huán)境下視聽(tīng)言語(yǔ)知覺(jué)的老化。該研究成果于2023年4月26日以封面論文刊發(fā)于Science Advances。

　　Science Advances封面圖描繪了一位年邁的音樂(lè )家演奏著(zhù)大提琴在年齡的河流上逆流而上，音樂(lè )訓練使老年人比同齡人的大腦更年輕。

　　來(lái)源：Science Advances雜志網(wǎng)站，創(chuàng )作者：汪詩(shī)雨

　　該研究招募了25名老年音樂(lè )家、25名老年非音樂(lè )家和24名年輕非音樂(lè )家。老年音樂(lè )家均在23歲前開(kāi)始學(xué)習樂(lè )器或聲樂(lè )（平均起始年齡：10.90±4.56歲），受過(guò)32年以上的音樂(lè )訓練（平均訓練年限：50.88±8.75歲），在近三年依然保持練習（每日>1小時(shí)，平均每周訓練時(shí)長(cháng)：12.70±8.75小時(shí)）。而非音樂(lè )家的音樂(lè )訓練經(jīng)歷不足兩年。老年人都通過(guò)了蒙特利爾認知能力測試以確保無(wú)認知障礙。參與者在磁共振儀器中完成噪音環(huán)境下的視聽(tīng)音節辨別任務(wù)。結果發(fā)現老年音樂(lè )家區分音節的能力和年輕人相當，都要優(yōu)于老年非音樂(lè )家，證實(shí)了音樂(lè )訓練經(jīng)驗能夠增強老年人在嘈雜環(huán)境下的言語(yǔ)知覺(jué)能力（圖1）。

圖1. 在輕度至中度噪音水平下，老年音樂(lè )家比老年非音樂(lè )家有更好的言語(yǔ)識別成績(jì)，和年輕人相當

　　通過(guò)分析這三組參與者的腦活動(dòng)，研究人員揭示了老年音樂(lè )家對抗老化采用的兩種機制——功能保持和功能補償。具體來(lái)說(shuō)，老年非音樂(lè )家在雙側感覺(jué)運動(dòng)腦區對音節的表征能力顯著(zhù)弱于年輕人（圖2的藍色區域），而老年音樂(lè )家在感覺(jué)運動(dòng)腦區能夠很好地表征這些音節，且表征能力不亞于年輕人（圖2的橙色腦區）。相比較老年非音樂(lè )家，老年音樂(lè )家在感覺(jué)運動(dòng)腦區的神經(jīng)激活模式更像年輕人，且最近三年音樂(lè )訓練強度越大，其神經(jīng)激活模式越像年輕人（圖3）。并且，對于老年非音樂(lè )家，感覺(jué)運動(dòng)腦區神經(jīng)激活模式越像年輕人，在噪音環(huán)境下對音節區分能力就越好。這證實(shí)了老年音樂(lè )家采用感覺(jué)運動(dòng)腦區功能保持的機制對抗老化。

圖2. 在感覺(jué)運動(dòng)腦區，老年音樂(lè )家對音節的表征比老年非音樂(lè )家好，和年輕人相當。而在這些區域，老年非音樂(lè )家對音節的表征比年輕人差

圖3. 相比較老年非音樂(lè )家，老年音樂(lè )家音節在感覺(jué)運動(dòng)區的神經(jīng)激活模式更像年輕人。且最近三年的訓練強度越大，和年輕人的神經(jīng)激活模式越像。神經(jīng)激活模式更像年輕人的老年非音樂(lè )家對音節的表征能力也越好

　　此外，老年音樂(lè )家還采用了功能代償的機制來(lái)抗老化。具體來(lái)說(shuō)，相比較老年非音樂(lè )家，老年音樂(lè )家能夠更好征用參與多種任務(wù)的額頂區域，以及更好抑制與當前任務(wù)無(wú)關(guān)的默認網(wǎng)絡(luò )區域來(lái)抗干擾。對默認網(wǎng)絡(luò )的抑制越強，對音節的區分越好。進(jìn)一步發(fā)現，這兩種機制是相互依賴(lài)的，能夠更好征用額頂區域以及更好抑制默認網(wǎng)絡(luò )區域的老年人，神經(jīng)激活模式跟年輕人更像（圖4）。

圖4. 相比較老年非音樂(lè )家，老年音樂(lè )家在額頂腦區有更強的正激活，在默認網(wǎng)絡(luò )腦區有更強的負激活。在默認網(wǎng)絡(luò )腦區的負激活強度越強，對音節的區分能力越好。額頂腦區的激活和默認腦區的負激活越強，感知運動(dòng)腦區的神經(jīng)激活模式與年輕人更像

　　該研究揭示了長(cháng)期音樂(lè )訓練經(jīng)驗通過(guò)同時(shí)促進(jìn)功能保持和功能代償機制對抗腦認知老化的負面影響，保護老年人的噪音下言語(yǔ)加工。并提供了實(shí)驗證據支持了音樂(lè )訓練可以使老年人的大腦更敏銳、更專(zhuān)注和更年輕，這對于促進(jìn)人口健康老齡化提供了重要且可行的策略。

　　該封面論文的第一作者是中科院心理所博士生張磊，中科院心理所杜憶研究員為通訊作者。研究獲得科技創(chuàng )新2030“腦科學(xué)與類(lèi)腦研究”重大項目（2021ZD0201500），國家自然科學(xué)基金（31671172，31822024），中國科學(xué)院戰略性先導科技專(zhuān)項（XDB32010300），中科院心理研究所科學(xué)基金（E2CX3625CX，E1CX4725CX）支持。

　　論文信息：

　　Zhang, L., Wang, X.Y., Alain, C., Du, Y*.Successful aging of musicians: Preservation of sensorimotor regions aids audiovisual speech-in-noise perception. Science Advances 9, eadg7056 (2023).DOI:10.1126/sciadv.adg7056