大腦是人體中最先開(kāi)始衰老的器官之一，大腦的老化常常伴隨著(zhù)多種認知障礙，其中聽(tīng)力下降對老年人的生活質(zhì)量有較為明顯的影響。過(guò)往研究發(fā)現，老年人在噪聲環(huán)境下的言語(yǔ)感知能力會(huì )普遍下降。在嘈雜環(huán)境中，老年人聽(tīng)不清楚他人的話(huà)，這不僅會(huì )影響老年人的社交和情緒，甚至還可能導致癡呆早發(fā)。

　　積極的生活方式有益于延緩這種情況的發(fā)生。已有研究認為，音樂(lè )訓練可以有效增強老年人在嘈雜環(huán)境下的言語(yǔ)感知能力，這表明音樂(lè )訓練在對抗老化方面有潛在作用。

　　日前，中國科學(xué)院心理研究所杜憶研究員團隊開(kāi)展了一項功能磁共振研究，首次證實(shí)了老年音樂(lè )家能采用功能保持和功能代償兩種相互依賴(lài)的機制，來(lái)延緩其在噪聲環(huán)境下視聽(tīng)言語(yǔ)知覺(jué)的老化，證明長(cháng)期音樂(lè )訓練可增強老年人的言語(yǔ)感知能力。4月26日，相關(guān)成果論文以封面論文的形式發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上。

　　噪聲環(huán)境下言語(yǔ)感知過(guò)程復雜

　　“從腦科學(xué)的角度來(lái)看，在正常的衰老過(guò)程中，我們大腦的結構和功能都會(huì )隨著(zhù)年齡增大而發(fā)生一系列改變。”杜憶解釋?zhuān)瑥恼w結構上看，大腦的老化主要表現為大腦體積下降。在大腦的不同區域中，額葉和頂葉腦區往往是最先開(kāi)始萎縮的，并且比顳葉和枕葉萎縮的程度更高。而在功能方面，老年人在進(jìn)行認知加工時(shí)，顳葉和枕葉的感知覺(jué)區域神經(jīng)活動(dòng)下降，需要利用更多的額葉、頂葉腦區和對側半球腦區來(lái)進(jìn)行代償性加工。

　　噪聲環(huán)境下的言語(yǔ)感知過(guò)程不僅僅有聽(tīng)覺(jué)系統參與其中，還涉及多感覺(jué)通道和多認知能力的復雜認知過(guò)程。杜憶表示，在噪聲環(huán)境下，老年人的言語(yǔ)感知能力普遍下降是多種因素共同造成的結果。首先是由于老年人的外周聽(tīng)力水平下降，其次是大腦結構和功能的退化使得老年人的聽(tīng)覺(jué)中樞對聲音的編碼能力顯著(zhù)下降。此外，一些支持噪聲下言語(yǔ)加工的高級認知能力也會(huì )隨著(zhù)老化而顯著(zhù)下降，如聽(tīng)覺(jué)工作記憶能力、選擇性注意能力等。

　　2016年，杜憶團隊發(fā)表于《自然·通訊》的一篇文章稱(chēng)，盡管老年人的感知覺(jué)加工能力下降，但他們會(huì )更多地調用一些額外的腦區，特別是跟發(fā)音相關(guān)的言語(yǔ)運動(dòng)腦區，以此來(lái)主動(dòng)預測別人下一步要說(shuō)什么。“這種主動(dòng)的、自上而下的預測，可以幫助老年人更好地對抗自身感知覺(jué)的下降，同時(shí)幫助他們在復雜的環(huán)境中更好地理解對方的言語(yǔ)。”杜憶表示。

　　2017年，該研究團隊發(fā)表在《美國科學(xué)院院刊》的一篇研究論文顯示，年輕人特別是年輕音樂(lè )家，更擅長(cháng)在復雜環(huán)境中進(jìn)行言語(yǔ)理解。研究表明，年輕音樂(lè )家具有更強的感知運動(dòng)整合能力，他們不僅依賴(lài)聽(tīng)，也依賴(lài)預測、補償發(fā)音運動(dòng)以及跨模態(tài)的信息整合，幫助自身在復雜環(huán)境中進(jìn)行言語(yǔ)理解。

　　綜合兩項研究結論，團隊開(kāi)始探究老年人經(jīng)過(guò)系統的音樂(lè )訓練后，是否也能夠提升跨模態(tài)的信息整合能力，并幫助他們在復雜環(huán)境中進(jìn)行言語(yǔ)理解。杜憶團隊在2021年發(fā)表的論文中首次揭示，接受過(guò)長(cháng)期音樂(lè )訓練的老年音樂(lè )家在噪聲下的言語(yǔ)加工能力比老年非音樂(lè )家更好。“此次的最新研究是我們過(guò)往結論的延續，在證明噪聲下老年音樂(lè )家比老年非音樂(lè )家有更好的言語(yǔ)感知能力以后，我們繼續考察其背后的神經(jīng)機制。”杜憶說(shuō)。

　　兩種功能機制共同對抗大腦老化

　　此項研究共招募了三組被試，分別是接受了長(cháng)期音樂(lè )訓練的老年音樂(lè )家、普通老年人以及作為對照組的普通年輕人，來(lái)探究音樂(lè )訓練如何影響老化的進(jìn)程。該論文第一作者、中國科學(xué)院心理研究所博士研究生張磊表示，這項研究的難點(diǎn)之一就在于招募被試。

　　“研究要求老年音樂(lè )家在最近3年內保持每周至少訓練1個(gè)小時(shí)的頻率，至少有30年的連續音樂(lè )訓練經(jīng)歷，且要在20歲之前就開(kāi)始音樂(lè )訓練。此外，他們還要通過(guò)一系列基本聽(tīng)覺(jué)與認知能力篩查，身體要能進(jìn)行磁共振掃描等。因此，符合研究入組條件的老年音樂(lè )家比較稀缺。”張磊說(shuō)。

　　通過(guò)分析大腦活動(dòng)，研究團隊發(fā)現老年音樂(lè )家采用兩種機制來(lái)對抗大腦老化，分別是功能保持和功能代償。功能保持具體表現為老年非音樂(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，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。

　　在考量被試對音節的表征能力時(shí)，研究團隊采用了一種常用的技術(shù)手段，即采用多體素模式分析結合機器學(xué)習的方法，訓練音節分類(lèi)器，通過(guò)輸入神經(jīng)活動(dòng)模式來(lái)預測被試聽(tīng)到的音節是什么，這樣的預測正確率能夠體現大腦區域對于音節的神經(jīng)表征能力。“我們在研究中發(fā)現，普通老年人在加工言語(yǔ)時(shí)，雙側感知運動(dòng)腦區對言語(yǔ)音節的差異性神經(jīng)表征能力顯著(zhù)下降，但是我們在老年音樂(lè )家身上沒(méi)有發(fā)現這樣的退化。”張磊補充道。

　　相較于老年非音樂(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3年音樂(lè )訓練強度越大，其神經(jīng)激活模式越像年輕人，在噪聲環(huán)境下對音節的區分能力就越好。這證明老年音樂(lè )家采用感覺(jué)運動(dòng)腦區功能保持的機制對抗老化。

　　在功能代償方面，老年音樂(lè )家能夠比老年非音樂(lè )家更好地征用參與多種任務(wù)的額頂區域，以及更好地抑制與當前任務(wù)無(wú)關(guān)的默認網(wǎng)絡(luò )區域來(lái)抗干擾。大腦的額頂區域與持續性注意、工作記憶等高級認知功能相關(guān)，默認網(wǎng)絡(luò )區域則是與額頂區域相反的腦網(wǎng)絡(luò )。在執行外部任務(wù)時(shí)，額頂網(wǎng)絡(luò )會(huì )被激活，而默認網(wǎng)絡(luò )在執行外部任務(wù)時(shí)會(huì )處于去激活狀態(tài)，即活動(dòng)幅度小于基線(xiàn)水平。

　　“對默認網(wǎng)絡(luò )的抑制越強，對音節的識別就越好。我們的研究發(fā)現，老年音樂(lè )家比老年非音樂(lè )家的額頂腦區激活更強，同時(shí)默認網(wǎng)絡(luò )腦區的去激活更強，這代表他們更好地利用了這些高級腦區以代償行為成績(jì)。”張磊表示。

　　音樂(lè )訓練保護認知功能前景廣闊

　　杜憶認為，這項新研究的不同之處在于，能在大腦的機制上同時(shí)發(fā)現功能的保持和代償這兩種相互支撐的認知神經(jīng)機制，并從機制的層面回答為什么老年音樂(lè )家在行為成績(jì)上有更好的表現。

　　“我們發(fā)現，在老年人中，額頂區域和默認網(wǎng)絡(luò )的神經(jīng)活動(dòng)強度，與感覺(jué)運動(dòng)腦區神經(jīng)激活模式的年輕化程度有顯著(zhù)的相關(guān)性。”杜憶和研究團隊據此推測，老年音樂(lè )家在額頂區域和默認網(wǎng)絡(luò )額外的激活與抑制，共同體現了他們能更好地注意和加工外部刺激，以支持感覺(jué)運動(dòng)腦區等關(guān)鍵腦區更年輕化的言語(yǔ)表征水平，這表明大腦的功能代償與功能保持是相互支撐的。而這兩種機制具體是如何相互作用的，則是值得進(jìn)一步探索的研究方向。

　　在音樂(lè )訓練過(guò)程中，音樂(lè )家們需要高強度地整合多感覺(jué)和運動(dòng)信息。老年音樂(lè )家們在感覺(jué)運動(dòng)腦區、言語(yǔ)運動(dòng)腦區具有言語(yǔ)加工優(yōu)勢，說(shuō)明長(cháng)期訓練帶來(lái)的音樂(lè )加工優(yōu)勢也遷移到了言語(yǔ)加工上，這為今后對抗言語(yǔ)老化、保護大腦功能、實(shí)現健康老齡化等訓練策略的制定提供了重要啟示。“音樂(lè )訓練是一種令人愉悅且容易推廣的訓練策略，我們也可以嘗試應用其他涉及多感覺(jué)運動(dòng)整合功能的訓練方式。”杜憶表示。

　　相比花費時(shí)間和精力學(xué)習演奏樂(lè )器，人們更期待單純地聆聽(tīng)音樂(lè )就能達到效果。遺憾的是，杜憶表示，目前已有的研究結果暫時(shí)無(wú)法得出這個(gè)結論。

　　“不管是什么年紀，如果能盡快開(kāi)始學(xué)習一門(mén)樂(lè )器，甚至開(kāi)始唱歌，可能都會(huì )讓大腦衰老得更慢。所以我們鼓勵中老年朋友學(xué)習一門(mén)樂(lè )器或聲樂(lè )，什么時(shí)候開(kāi)始都不算晚。”杜憶說(shuō)。一些研究表明，從未學(xué)過(guò)音樂(lè )的老年人在接受短期音樂(lè )訓練后，言語(yǔ)加工能力也有一定的提高。因此，即使沒(méi)有過(guò)多演奏樂(lè )器的基礎，臨時(shí)進(jìn)行音樂(lè )訓練也可能起作用。

　　杜憶還介紹，類(lèi)似“節奏大師”這種訓練節奏感的音樂(lè )類(lèi)游戲也能起到一定的效果，這種方法被稱(chēng)為數字療法，在未來(lái)有很好的發(fā)展前景。對老年人而言，這種游戲化的訓練更加有趣，也更能吸引他們投入其中。此外，研究團隊也希望探索音樂(lè )訓練更多的臨床價(jià)值，如嘗試在治療阿爾茨海默病等老年人的認知衰退疾病上采用一些音樂(lè )療法，以改善患者的記憶能力和語(yǔ)言能力。（沈 唯）