心理所研究揭示老年音樂家言語感知更強源于腦功能偏側化年輕態

隨著人口老齡化的加劇，認知老化已經成為一個嚴重的社會問題。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改變。老年人半球不對稱降低模型（HAROLD）和老化與認知腳手架模型（STAC）指出，人腦通過代償機制應對年齡相關的功能減退。而長期音樂訓練等終生因素被證實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知覺困難，而長/短期音樂訓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、全面的研究探討有/無長期音樂訓練經驗老年人的腦網絡功能退化、保持和代償及其與噪音下言語知覺能力之間的關系。

為回答上述問題，中國科學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，開展了一項靜息態功能磁共振研究。結果發現，老年音樂家在噪音下具有更強的言語知覺能力，這可能得益于他們的腦網絡功能偏側化模式與年輕人更相似。

參與者首先完成噪音環境下的言語識別任務。結果顯示，老年音樂家的行為成績和年輕人相當，都要優于老年非音樂家，證實了音樂訓練經驗能夠增強老年人在嘈雜環境下的言語知覺能力。

隨后，研究人員利用靜息態功能連接方法在腦網絡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，與青年非音樂家相比，老年非音樂家在傘蓋網絡和語言網絡的功能偏側化程度顯著降低，而老年音樂家則較好地保持了青年非音樂家的功能偏側化模式（圖2）。功能偏側化的神經齊性分析（圖1C）顯示，老年音樂家在多個網絡中表現出比老年非音樂家更高的神經齊性，即更類似青年非音樂家的偏側化模式，這表明音樂經驗有助于老年人維持類似青年時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. 基于腦網絡的功能偏側化定義。CAB-NP: Cole-Anticevic Brain-wide Network Partition. SMN：感知運動網絡；CON：傘蓋網絡；DAN：背側注意網絡；LAN：語言網絡；FPN：額頂控制網絡；AUD：聽覺網絡；DMN：默認網絡。C. 基于腦網絡功能偏側化的神經齊性定義。OM：老年音樂家；ONM：老年非音樂家；YNM：青年非音樂家。

圖 2 三組被試的腦網絡功能偏側化。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：感知運動網絡；CON：傘蓋網絡；DAN：背側注意網絡；LAN：語言網絡；AUD：聽覺網絡；DMN：默認網絡；FPN：額頂控制網絡。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，進一步的相關分析顯示，在有/無長期音樂訓練經驗的老年人中，功能保持和功能代償在噪音下言語識別中發揮不同的作用（圖3）。老年非音樂家與青年非音樂家的大腦偏側化模式越不相似，越左偏，任務表現越好，體現了更多的功能代償；而老年音樂家與青年非音樂家的大腦偏側化模式越相似，越右偏，任務表現越好，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齊性指數與噪音下言語識別任務的相關。A. 腦功能偏側化與噪音下言語識別任務的相關。B. 腦功能偏側化神經齊性指數與噪音下言語識別任務的相關。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：噪聲掩蔽下言語識別任務；SIS：語音掩蔽下言語識別任務。SMN：感知運動網絡；DAN：背側注意網絡；DMN：默認網絡；FPN：額頂控制網絡。LAN：語言網絡。ONM：老年非音樂家；OM：老年音樂家。

相關圖中黃色代表老年非音樂家，藍色代表老年音樂家。?uncorrected p<0.05。

該研究從腦網絡功能偏側化這一獨特視角為認知老化與音樂訓練經驗引發的大腦功能代償、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理論提供了新見解，并為健康老齡化的主動應對和音樂治療的應用提供科學依據和指導。

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。研究獲得科技創新2030“腦科學與類腦研究”重大項目（2021ZD0201500），國家自然科學基金（31671172，31822024，32300881），中國科學院戰略性先導科技專項（XDB32010300），中國科學院心理研究所科學基金（E1CX172005，E1CX4725CX）支持。文章已在線發表于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