隨著人口老齡化的加劇，認(rèn)知老化已經(jīng)成為一個(gè)嚴(yán)重的社會問題。老年人表現(xiàn)出多維度認(rèn)知功能下降以及大腦結(jié)構(gòu)和功能的顯著改變。老年人半球不對稱降低模型（HAROLD）和老化與認(rèn)知腳手架模型（STAC）指出，人腦通過代償機(jī)制應(yīng)對年齡相關(guān)的功能減退。而長期音樂訓(xùn)練等終生因素被證實(shí)能改善腦結(jié)構(gòu)和功能的衰退，并增強(qiáng)代償效應(yīng)。已有研究表明，老年人常常存在噪音下言語知覺困難，而長/短期音樂訓(xùn)練能顯著提升老年人的噪音下言語識別能力。然而，目前尚無系統(tǒng)、全面的研究探討有/無長期音樂訓(xùn)練經(jīng)驗(yàn)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知覺能力之間的關(guān)系。

為回答上述問題，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家、老年非音樂家和年輕非音樂家共70名，開展了一項(xiàng)靜息態(tài)功能磁共振研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，老年音樂家在噪音下具有更強(qiáng)的言語知覺能力，這可能得益于他們的腦網(wǎng)絡(luò)功能偏側(cè)化模式與年輕人更相似。

參與者首先完成噪音環(huán)境下的言語識別任務(wù)。結(jié)果顯示，老年音樂家的行為成績和年輕人相當(dāng)，都要優(yōu)于老年非音樂家，證實(shí)了音樂訓(xùn)練經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌蛟鰪?qiáng)老年人在嘈雜環(huán)境下的言語知覺能力。

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(cè)化的指標(biāo)：半球內(nèi)功能連接偏側(cè)化和半球間異位功能連接偏側(cè)化（圖1）。結(jié)果顯示，與青年非音樂家相比，老年非音樂家在傘蓋網(wǎng)絡(luò)和語言網(wǎng)絡(luò)的功能偏側(cè)化程度顯著降低，而老年音樂家則較好地保持了青年非音樂家的功能偏側(cè)化模式（圖2）。功能偏側(cè)化的神經(jīng)齊性分析（圖1C）顯示，老年音樂家在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)中表現(xiàn)出比老年非音樂家更高的神經(jīng)齊性，即更類似青年非音樂家的偏側(cè)化模式，這表明音樂經(jīng)驗(yàn)有助于老年人維持類似青年時(shí)期的腦功能偏側(cè)化模式。

圖 1 研究流程圖。A. 腦功能偏側(cè)化定義。LI_intra: 半球內(nèi)功能連接偏側(cè)化；LI_he: 半球間異位功能連接偏側(cè)化。B. 基于腦網(wǎng)絡(luò)的功能偏側(cè)化定義。CAB-NP: Cole-Anticevic Brain-wide Network Partition. SMN：感知運(yùn)動網(wǎng)絡(luò)；CON：傘蓋網(wǎng)絡(luò)；DAN：背側(cè)注意網(wǎng)絡(luò)；LAN：語言網(wǎng)絡(luò)；FPN：額頂控制網(wǎng)絡(luò)；AUD：聽覺網(wǎng)絡(luò)；DMN：默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)。C. 基于腦網(wǎng)絡(luò)功能偏側(cè)化的神經(jīng)齊性定義。OM：老年音樂家；ONM：老年非音樂家；YNM：青年非音樂家。

圖 2 三組被試的腦網(wǎng)絡(luò)功能偏側(cè)化。A. 半球內(nèi)功能連接偏側(cè)化LI_intra。B. 半球間異位功能連接偏側(cè)化LI_he。CAB-NP: Cole-Anticevic Brain-wide Network Partition. SMN：感知運(yùn)動網(wǎng)絡(luò)；CON：傘蓋網(wǎng)絡(luò)；DAN：背側(cè)注意網(wǎng)絡(luò)；LAN：語言網(wǎng)絡(luò)；AUD：聽覺網(wǎng)絡(luò)；DMN：默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)；FPN：額頂控制網(wǎng)絡(luò)。YNM：青年非音樂家；ONM：老年非音樂家；OM：老年音樂家。* 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/無長期音樂訓(xùn)練經(jīng)驗(yàn)的老年人中，功能保持和功能代償在噪音下言語識別中發(fā)揮不同的作用（圖3）。老年非音樂家與青年非音樂家的大腦偏側(cè)化模式越不相似，越左偏，任務(wù)表現(xiàn)越好，體現(xiàn)了更多的功能代償；而老年音樂家與青年非音樂家的大腦偏側(cè)化模式越相似，越右偏，任務(wù)表現(xiàn)越好，體現(xiàn)了更多的功能保持。

圖3 老年人腦功能偏側(cè)化及其神經(jīng)齊性指數(shù)與噪音下言語識別任務(wù)的相關(guān)。A. 腦功能偏側(cè)化與噪音下言語識別任務(wù)的相關(guān)。B. 腦功能偏側(cè)化神經(jīng)齊性指數(shù)與噪音下言語識別任務(wù)的相關(guān)。LI_intra：半球內(nèi)功能連接偏側(cè)化；LI_he：半球間異位功能連接偏側(cè)化。SIN：噪聲掩蔽下言語識別任務(wù)；SIS：語音掩蔽下言語識別任務(wù)。SMN：感知運(yùn)動網(wǎng)絡(luò)；DAN：背側(cè)注意網(wǎng)絡(luò)；DMN：默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)；FPN：額頂控制網(wǎng)絡(luò)。LAN：語言網(wǎng)絡(luò)。ONM：老年非音樂家；OM：老年音樂家。

相關(guān)圖中黃色代表老年非音樂家，藍(lán)色代表老年音樂家。?uncorrected p<0.05。

該研究從腦網(wǎng)絡(luò)功能偏側(cè)化這一獨(dú)特視角為認(rèn)知老化與音樂訓(xùn)練經(jīng)驗(yàn)引發(fā)的大腦功能代償、功能保持以及腦可塑性機(jī)制提供了直接支持，為健康老齡化的相關(guān)理論提供了新見解，并為健康老齡化的主動應(yīng)對和音樂治療的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)和指導(dǎo)。

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)與類腦研究”重大項(xiàng)目（2021ZD0201500），國家自然科學(xué)基金（31671172，31822024，32300881），中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（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