隨著(zhù)人口老齡化的加劇，認知老化已經(jīng)成為一個(gè)嚴重的社會(huì )問(wèn)題。老年人表現出多維度認知功能下降以及大腦結構和功能的顯著(zhù)改變。老年人半球不對稱(chēng)降低模型（HAROLD）和老化與認知腳手架模型（STAC）指出，人腦通過(guò)代償機制應對年齡相關(guān)的功能減退。而長(cháng)期音樂(lè )訓練等終生因素被證實(shí)能改善腦結構和功能的衰退，并增強代償效應。已有研究表明，老年人常常存在噪音下言語(yǔ)知覺(jué)困難，而長(cháng)/短期音樂(lè )訓練能顯著(zhù)提升老年人的噪音下言語(yǔ)識別能力。然而，目前尚無(wú)系統、全面的研究探討有/無(wú)長(cháng)期音樂(lè )訓練經(jīng)驗老年人的腦網(wǎng)絡(luò )功能退化、保持和代償及其與噪音下言語(yǔ)知覺(jué)能力之間的關(guān)系。

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招募了老年音樂(lè )家、老年非音樂(lè )家和年輕非音樂(lè )家共70名，開(kāi)展了一項靜息態(tài)功能磁共振研究。結果發(fā)現，老年音樂(lè )家在噪音下具有更強的言語(yǔ)知覺(jué)能力，這可能得益于他們的腦網(wǎng)絡(luò )功能偏側化模式與年輕人更相似。

參與者首先完成噪音環(huán)境下的言語(yǔ)識別任務(wù)。結果顯示，老年音樂(lè )家的行為成績(jì)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。

隨后，研究人員利用靜息態(tài)功能連接方法在腦網(wǎng)絡(luò )水平定義了測量左右半球功能偏側化的指標：半球內功能連接偏側化和半球間異位功能連接偏側化（圖1）。結果顯示，與青年非音樂(lè )家相比，老年非音樂(lè )家在傘蓋網(wǎng)絡(luò )和語(yǔ)言網(wǎng)絡(luò )的功能偏側化程度顯著(zhù)降低，而老年音樂(lè )家則較好地保持了青年非音樂(lè )家的功能偏側化模式（圖2）。功能偏側化的神經(jīng)齊性分析（圖1C）顯示，老年音樂(lè )家在多個(gè)網(wǎng)絡(luò )中表現出比老年非音樂(lè )家更高的神經(jīng)齊性，即更類(lèi)似青年非音樂(lè )家的偏側化模式，這表明音樂(lè )經(jīng)驗有助于老年人維持類(lèi)似青年時(shí)期的腦功能偏側化模式。

圖 1 研究流程圖。A. 腦功能偏側化定義。LI_intra: 半球內功能連接偏側化；LI_he: 半球間異位功能連接偏側化。B. 基于腦網(wǎng)絡(luò )的功能偏側化定義。CAB-NP: Cole-Anticevic Brain-wide Network Partition. SMN：感知運動(dòng)網(wǎng)絡(luò )；CON：傘蓋網(wǎng)絡(luò )；DAN：背側注意網(wǎng)絡(luò )；LAN：語(yǔ)言網(wǎng)絡(luò )；FPN：額頂控制網(wǎng)絡(luò )；AUD：聽(tīng)覺(jué)網(wǎng)絡(luò )；DMN：默認網(wǎng)絡(luò )。C. 基于腦網(wǎng)絡(luò )功能偏側化的神經(jīng)齊性定義。OM：老年音樂(lè )家；ONM：老年非音樂(lè )家；YNM：青年非音樂(lè )家。

圖 2 三組被試的腦網(wǎng)絡(luò )功能偏側化。A. 半球內功能連接偏側化LI_intra。B. 半球間異位功能連接偏側化LI_he。CAB-NP: Cole-Anticevic Brain-wide Network Partition. SMN：感知運動(dòng)網(wǎng)絡(luò )；CON：傘蓋網(wǎng)絡(luò )；DAN：背側注意網(wǎng)絡(luò )；LAN：語(yǔ)言網(wǎng)絡(luò )；AUD：聽(tīng)覺(jué)網(wǎng)絡(luò )；DMN：默認網(wǎng)絡(luò )；FPN：額頂控制網(wǎng)絡(luò )。YNM：青年非音樂(lè )家；ONM：老年非音樂(lè )家；OM：老年音樂(lè )家。* FDR-corrected or Games-Howell-corrected P < 0.05. ★FDR-corrected P < 0.05, ★★FDR-corrected P < 0.01。

更重要的是，進(jìn)一步的相關(guān)分析顯示，在有/無(wú)長(cháng)期音樂(lè )訓練經(jīng)驗的老年人中，功能保持和功能代償在噪音下言語(yǔ)識別中發(fā)揮不同的作用（圖3）。老年非音樂(lè )家與青年非音樂(lè )家的大腦偏側化模式越不相似，越左偏，任務(wù)表現越好，體現了更多的功能代償；而老年音樂(lè )家與青年非音樂(lè )家的大腦偏側化模式越相似，越右偏，任務(wù)表現越好，體現了更多的功能保持。

圖3 老年人腦功能偏側化及其神經(jīng)齊性指數與噪音下言語(yǔ)識別任務(wù)的相關(guān)。A. 腦功能偏側化與噪音下言語(yǔ)識別任務(wù)的相關(guān)。B. 腦功能偏側化神經(jīng)齊性指數與噪音下言語(yǔ)識別任務(wù)的相關(guān)。LI_intra：半球內功能連接偏側化；LI_he：半球間異位功能連接偏側化。SIN：噪聲掩蔽下言語(yǔ)識別任務(wù)；SIS：語(yǔ)音掩蔽下言語(yǔ)識別任務(wù)。SMN：感知運動(dòng)網(wǎng)絡(luò )；DAN：背側注意網(wǎng)絡(luò )；DMN：默認網(wǎng)絡(luò )；FPN：額頂控制網(wǎng)絡(luò )。LAN：語(yǔ)言網(wǎng)絡(luò )。ONM：老年非音樂(lè )家；OM：老年音樂(lè )家。

相關(guān)圖中黃色代表老年非音樂(lè )家，藍色代表老年音樂(lè )家。?uncorrected p<0.05。

該研究從腦網(wǎng)絡(luò )功能偏側化這一獨特視角為認知老化與音樂(lè )訓練經(jīng)驗引發(fā)的大腦功能代償、功能保持以及腦可塑性機制提供了直接支持，為健康老齡化的相關(guān)理論提供了新見(jiàn)解，并為健康老齡化的主動(dòng)應對和音樂(lè )治療的應用提供科學(xué)依據和指導。

心理所博士后靳鑫虎為第一作者，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（31671172，31822024，32300881），中國科學(xué)院戰略性先導科技專(zhuān)項（XDB32010300），中國科學(xué)院心理研究所科學(xué)基金（E1CX172005，E1CX4725CX）支持。文章已在線(xiàn)發(fā)表于Neuroscience Bulletin。

論文信息：

Jin, X.H., Zhang, L., Wu, G.W., Wang, X.Y., Du, Y*. Compensation or preservation? Different roles of functional lateralization in speech perception of older non-musicians and musicians. Neuroscience Bulletin (2024).doi: https://doi.org/10.1007/s12264-024-01234-x