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1、 研究背景
抑制控制(IC)是指抑制運動或認知過程的能力。這一執行部分主要涉及抑制沖動或習慣性反應，這是成功的目标導向行為的典型要求。由于IC在很大程度上依賴于腹外側前額葉——随着年齡的增長而迅速惡化的紋狀體腦結構，是以在60-70歲的人群中已經可以觀察到IC性能的下降。是以，通過抑制任務（Go/NoGo任務）的重複練習來訓練IC已經被提出作為補償與健康老化相關的執行缺陷的潛在方法，但是目前還沒有确切的證據表明随着對老年人的訓練IC是否被改善，并且老年人群中支援IC可塑性的神經機制以及它們與年輕人群中的不同之處也沒有得到充分的研究。
近期發表在《Cerebral Cortex》上的一篇論文，通過對老年人進行Go/NoGo任務訓練，并與年輕人進行對比，探讨老年人訓練誘導IC變化的時空腦機制，還分析了這些可塑性變化與年輕人群有何不同。為了研究Go/NoGo任務是否會改善老年人的IC水準，研究者加入了對照組，對照組老年人執行的是2-back任務。此外，由于本研究的目的是改善老年人的生活品質，是以研究者在進行Go / NoGo任務期間，記錄了參與者在教育訓練幹預前後的自我報告的生活品質（QoL）和沖動性測量（Barratt impulsivity），并收集了被試在訓練前和訓練後的腦部事件相關的電位（ERP）。
2、 研究流程
實驗采用組間實驗，将老年人和年輕人分别被随機分成了兩組，以檢驗Go/NoGo是否會使老年人的IC性能提高，并且用老年人與年輕人的對照研究老年人IC可塑性變化與年輕人群有何不同。
(1) 實驗組：進行Go/NoGo訓練
(2) 對照組：進行2-back訓練
2.1被試
共招募了91名參與者進行研究:兩名年齡較大的參與者因MOCA（Montreal Cognitive Assessment蒙特利爾認知評估）失敗而被排除在外，一名因同意退出而被排除在外。這使得32名年輕參與者和29名老年參與者進入Go/NoGo幹預組，28名老年參與者進入2-back幹預組。
2.2方案
為了排除實驗者效應的影響，在進行對被試進行前測時實驗者不知道被試的分組，而對訓練後資料進行記錄的是另一名不知道被試分組的實驗者。被試會收到關于其教育訓練任務的書面和口頭訓示。他們被告知必須練習配置設定給他們的任務，但他們不知道有另一個小組在執行不同的任務。
在前測實驗中，先讓老年人進行FAB和MoCA調查問卷的填寫，然後，所有參與者填寫一份定制的一般健康問卷(GHQ)。然後實驗者給被試安裝EEG系統，被試進行Go/NoGo 任務(6 block各60 trial), 和2-back任務，完成後，腦電被移除，參與者被指導進行家庭教育訓練幹預，并獲得帶有應用程式的平闆電腦。
2.3實驗設計
訓練任務和訓練前後腦電圖任務中的刺激是從食物-圖檔資料庫中選擇的圖檔，分為10類:肉、三明治、巧克力、面包、水果、蔬菜、巧克力蛋糕、水果、蛋糕和奶酪。
參與者被訓示用右手食指按下反應盒上的按鈕，盡可能快地對特定類别的刺激做出反應，同時抑制對另一類刺激的反應。每個參與者總共完成了6個block各60個trial，間隔2分鐘。每個block由36個Go和24個NoGo随機試驗組成。
在實驗中，研究者加入了提示刺激，目的是為了讓實驗程式遊戲化，其中綠色提示代表有70%的可能會出現Go刺激，橙色代表50%可能出現Go刺激，紅色代表有30%可能出現Go刺激。具體實驗流程如圖1。
圖1
幹預實驗中，實驗組的GO/NoGo任務和對照組的2-back任務是2018版Unity上開發的安卓應用程式實施的。被試必須每周5天，每天進行4次訓練，每次3個block(每個block1’45,三個共5‘15)，共3周(總共60 * 5’15練習時間)。為了增強被試的内在動機，研究者設定了一個風險回報系統，在該系統中，參與者必須在連續正确回答赢得的點數後争取頭獎。他們連續累積的正确答案越多，累積獎金就越多。然而，在一個錯誤之後，獎金積累重置歸零。在應用程式的啟動螢幕中，被試會看到自己每次的反應時、準确度和分數的變化。
3.結果
3.1行為資料
（1）訓練期間的績效改進
詳細結果見表1和圖2，年輕人和老年人的RT均有顯著下降，反應時和訓練次數呈顯著負相關。兩組的虛報率（FA）都有所增加，虛報率和訓練次數呈顯著正相關。
表1遊戲内性能的線性回歸 注:b0 =截距，b1 =斜率，P =斜率的P值，r =斜率的線性相關。
圖2
（2）對比1:Go/NoGo和2-back訓練對老年人的影響（前測，後測）*(Go/NoGo，2-back）
①問卷結果
2-back訓練比Go/NoGo訓練在生活品質方面有更大的改善，盡管影響範圍很小(F(1，54) = 5.62，P = 0.021，ηG2 = 0.014。
②行為結果
反應時：無顯著互動作用。FA率：随着訓練進行Go/NoGo組比2-back組的FA率增加的更多，具體見表3。由于實驗要求的原因，實驗中可能存在速度準确性權衡。經過計算，研究者發現Go/NoGo組和2-back組的反應時和FA率均存在顯著負相關，随着訓練進行，反應時減少，然而FA率增多。
③電神經成像
結果如圖3所示。
在P3元件(390-440 ms)期間，有一個通過訓練産生互動的GFP，并且沒有伴随的地形圖的改變。對這一時期的ERP圖形的可視化檢查表明，這種效果主要是由Go/NoGo教育訓練組的GFP的變化所驅動的
溯源分析定位這種互相作用在右海馬旁回、右補充運動前區(pre-SMA)、左額上回和左IFG。
在海馬旁回，互動作用是由Go/NoGo訓練組的活動減少和2-back訓練組的活動增加所驅動的(monggog2 = 0.033)。在右側前sma中，互相作用是由Go/NoGo訓練組的活動減少和2-back訓練組的活動增加所驅動的(tp2 = 0.063)。在左側額上回，互動作用是由Go/NoGo訓練組的活動減少和2-back訓練組的活動增加所驅動的。在左側IFG中，互相作用的原因是Go/NoGo訓練組的活動減少，而2-back訓練組的活動沒有變化(h2 G2= 0.031)。
圖3：電神經成像結果:訓練之間産生的互動。(A)訓練前和訓練後的老年人Go/NoGo和2-back訓練組中正确的NoGo試驗的範例組-平均erp。(B和C)通過會話互動進行的GFP (B)和GMD地形互動©的結果顯示，在P3 ERP元件期間，GFP持續顯著，但地形互動不顯著。在四種實驗條件下，在GFP調制期間ERP的平均地形向上表示。(D)在傳感器空間分析中确定的感興趣的時間段内進行溯源分析。圖中表示了簇的局部最大值(即p值最低的解點)處電流密度的平均值(粗體圓)、中位數、第一和第三四分位數(水準條)以及最小-最大值，顯示了訓練的互動作用。SMA:輔助運動區;PMC:運動前區皮層;∗P <0.05，∗P <0.01，∗∗P <0.001
（3）對比2:老年人和年輕人進行Go/NoGo訓練的效果（訓練前，訓練後）*（老年人，年輕人）
①問卷
Go/NoGo訓練對年輕人和老年人有相反的效果。它與青年組的巴勒特沖動性測量值的增加有關，但與老年組的下降有關，盡管互相作用的大小很小(F(1，59) = 5.04，P = 0.028，ηG2 = 0.01。
②行為
在反應時和FA率中均未發現顯著互動作用。研究者發現老年組和年輕人組的反應時和FA率均存在顯著負相關，随着訓練進行，反應時減少，然而FA率增多。
③電神經成像
結果如圖4.
在N2期和P3期早期(N2期後10-170 ms)，按年齡組互相作用的方式持續的地形變化。
溯源分析将這種互相作用定位于雙側SMA、左側頂葉下葉(IPL)和颞葉。在SMA中，這種互相作用是由年輕組的活性增加和老年組的活性降低所驅動的。在左側IPL中，互相作用是由于老年人的活性降低而年輕組的沒有變化。在rIFG中，年輕組的活性增加和老年組的活性降低(齡期G2= 0.064)導緻了互相作用。
圖4.神經電成像結果:年齡的互動作用的，在訓練前和訓練後進行Go/NoGo訓練的兩個年齡組中，正确的NoGo試驗的樣本組-平均刺激鎖定erp。B和C.通過session互動的GFP (B)和GMD地形©年齡結果顯示，在N2 ERP元件期間，持續顯著的地形互動作用，但沒有GFP互動作用。四種實驗條件下的ERP地形在地形調制期間的平均值向上表示。(D)在傳感器空間分析中确定的感興趣的時間段内進行源估計分析。圖中表示的是平均值(粗體圓)、中位數、第一和第三四分位數(水準條)和最小-最大值(晶須)，在叢集的局部最大值處(即p值最低的解點)，顯示了年齡的互動作用。SMA:輔助運動區;IPL:下後葉; IFG：下額回;∗P <0.05，∗P <0.01，∗∗P <0.001。
4、讨論
該研究發現了為期三周的IC訓練（ICT）可以引起行為和大腦功能可塑性的改變，然後通過比較ICT後的老年人與參加同樣訓練的年輕人的變化來評估IC訓練的作用。
研究者發現，老年人群體通過ICT表現出保留的功能改變和行為改變的能力。然而，與2-back工作記憶訓練相比，老年人的ICT誘導了P3抑制過程中ERP相關的部分前額葉活動的純粹定量減少，與年輕人相比，ICT在老年人的内側－額葉N2沖突監測活動中引起了明顯的構型改變。
4.1C訓練改變老年人和年輕人的表現并改變他們的反應政策
在年輕人和老年人的訓練組中，均發現了訓練後反應時減少，FA率上升的情況，年輕人和老年人在訓練後的改善方面是相似的，這是老年人相關功能改善潛力存在的證據。速度準确性的權衡并不能說明研究的結果，因為反應時由于受到響應速度壓力的同時，準确率也被研究者賦予了壓力研究者認為，這一結果說明了FA增加的影響比RT減少的影響小，這表明訓練仍然提高了性能。根據race模型，響應速度的增加大于準确性必然表明抑制速度也增加，重要的是，應對政策的改變和績效的提高并不互相排斥，在本研究中很可能兩者都發生了。雖然本研究沒有假設IC訓練應對政策的變化，但在未來的調查中，這些變化可能被視為潛在的假設，甚至可以通過強調應對速度或準确性(取決于幹預的具體目标)來确定目标和促進。
更具體地講，關于2-back與ICT老年人組之間的比較，我們發現，盡管兩組的響應時間有所減少，但ICT組的虛警率增加了很多。我們将此模式解釋為ICT組向沖動響應模式的更大轉變，因為他們在教育訓練後的課程中顯示出更多的FA和更短的RT。
在比較兩個年齡組之間的抑制性能變化時，我們發現，盡管最初在較早的成年人組中響應速度較慢，但ICT具有相同的行為效果，這種模式在遊戲化的Go / NoGo訓練任務和Go / NoGo中均得到展現。訓練前和訓練後的任務。這些發現表明，通過IC訓練提高績效的能力可能會有所改變，但肯定不會因與健康衰老相關的前額葉結構惡化或代償性功能重組而降低。
沖動和生活品質的問卷最終顯示，ICT對訓練任務之外的IC能力沒有影響。的确，當我們觀察沖動特質的年齡互動作用和生活品質的訓練互動作用時，效應量太小了，在我們看來，互動作用不能被認為是有意義的。這與目前關于高管教育訓練具有高度特異性效果的證據一緻(Sala和Gobet 2019年)。然而，我們不能排除，我們的度量缺乏敏感性導緻了我們的空結果。未來的調查可能集中在對低水準電機內建電路過程實際影響的有效測量上，盡管這樣的度量似乎難以建立(Eisenberg et al. 2019)。
4.2在老年人中，抑制控制訓練可以改善中央和側面前額葉抑制過程
當将老年人的ICT效果與對照2-back工作記憶訓練的效果進行比較時，我們發現它可以調節P3 ERP元件的GFP（Global field power），而不會影響其外形。是以，該模式表明ICT影響相關IC網絡的響應增益，但不影響其配置。從機制上講，老年人的ICT導緻抑制網絡活動的純粹定量變化。ICT反複觀察到這種訓練活動的減少，并且被認為是由于神經銳化過程提高了效率
在P3元件中，該效果在400 ms處的等待時間首先表明ICT調制了電機抑制指令的執行。與這種解釋以及以前P3發生器的定位相一緻，在此期間對溯源分析的統計分析表明，在參加IC訓練的老年人中，右前SMA / PMC，左上和下額回回以及右海馬旁回回調制的活動減少了。目前的有研究證明了這些部位的活動随着年齡的增長而增加；是以，它們被認為通過“神經認知支架”機制反映了與年齡有關的缺陷的補償。
是以，我們認為，我們的研究結果既揭示了與IC相關的主要區域的功能得到改善，也揭示了訓練後補償性活動的減少。考慮到這些功能變化與性能改進和響應政策轉變之間的聯系，它們肯定有助于更好地應對任務需求。
4.3與年輕人相比，老年人的内側前額葉沖突監測對抑制控制訓練表現出不同的敏感性
在N2期和P3期早期，年輕人和老年人ICT效應的差異表現為一種地形上的ERP互動作用，這表明，ICT引起了年輕人和老年人之間的抑制網絡結構明顯的變化。是以，老化不僅會影響訓練引起的可塑性變化的幅度，還會影響其潛在的機制。由于老年人群中與年齡相關的前額皮質結構退化和代償性功能活動的參與，是以ICT誘導的功能重塑在年輕人和老年人中并沒有以同樣的方式或在相同的網絡中發生。這些因素可以解釋在網絡重構中觀察到的差異。
研究者對N2和P3早期的塑性變化的發現表明，衰老改變了沖突監測和抑制指令發起對ICT的敏感性。 重要的是，N2還可以對運動響應的實際控制之前發生的準備過程進行索引，例如自下而上的注意檢測響應沖突。如上所述，早期P3的時期需要實施運動抑制過程。這與研究者之前的研究結果相呼應，在IC訓練40分鐘内，在N2和P3成分期間，老年人比年輕人年人中SMA的活動減少，左側VLPFC的活動增加。
此外，SMA、rIFG和左IPL中互相作用的位置與先前文獻中N2和P3成分的來源定位一緻。如前所述，preSMA和SMA中的活性與運動抑制的準備和實施有關，并與抑制性能相關。考慮到這個簇的中間位置，源定位算法可能無法區分它是否更偏向某個半球。考慮到對側運動區對運動活動的典型控制，假設研究者左sma前區活動可能主要是由訓練改變的。rIFG是運動反應抑制的關鍵節點(Bernal和Altman 2009;Aron et al. 2014)，其微觀結構受到老年人ICT的影響(Kuhn et al. 2017)。IPL參與感覺運動整合，并參與運動意向的有意識感覺(Fridman et al. 2011);Desmurget and Sirigu 2012)。是以，這種效應的左側化可能是由于任務中對側右手的參與所緻;訓練可能改變了不同存儲的運動表征和/或如何使用它們，這與研究者的假設是一緻的，即在處理階段的不同訓練效果與年輕人和老年人如何處理任務需求有關。
我們觀察到年輕人的活躍性增加而老年人的活躍性減少，這表明訓練可能在這兩組中發展出不同的應對政策;我們推測老年人組,教育訓練減少了補償政策進行更好地應對任務的要求(T缸和Spreng 2012元分析),而年輕人活動的增加可能會反映,他們招募了額外的資源來應對在訓練任務難度的增加。
5、結論
①盡管ICT使老年人和年輕人的行為改變相同，但是與行為改變相關的神經過程有質的差異。
②一個特定的幹預訓練能否改善表現和影響反映政策實際上可能取決于難度水準，以及由指導和任務内回報所強調的任務方面。
③這個研究證明了遊戲化有助于認知幹預，由于該方法成功誘導了神經重建和認知改善，也證明了這種方法在認知康複方面的可适用性。