心理所研究揭示老年人執行功能的統一與多樣性機制

在日常生活中，老年人經常會面臨一些困難，比如做飯時漏掉某個關鍵步驟，出門前忘帶重要的物品，或者與人聊天時難以跟上話題的快速變化，這些現象都與大腦的“執行功能”密切相關。執行功能（Executive Functions, EFs）是指以目標導向的方式調節行為的高級認知控制過程，包含抑制（inhibition）、切換（shifting）和刷新（updating）三個基本成分，在青年群體中通常表現出“統一/多樣性”（Unity/Diversity）共存的結構特征。然而，由于在認知老化過程中普遍存在的去分化趨勢，目前尚不清楚老年人的執行功能結構是逐漸趨于單一維度，還是繼續維持著統一性與多樣性并存的模式。

針對上述科學問題，中國科學院心理研究所李會杰研究組系統整合行為測量與神經影像技術，采用結構方程模型和功能磁共振成像相結合的研究范式，全面探討了老年人執行功能的內在結構特征及其神經機制。研究團隊首先招募了222名健康老年人，通過經典執行功能任務與研究組研發的游戲化執行功能任務并行的方式，分別測量了抑制、切換和刷新三種成分，隨后利用驗證型因素分析比較了七種理論模型，以明確執行功能的“統一/多樣性”框架是否適用于老年群體。此外，團隊從中選取30名被試，通過游戲化的功能磁共振成像任務范式，結合多變量模式分析揭示執行功能三種成分在神經水平的表現形式及相互關系。

圖1. 執行功能的七種行為結構模型

圖2. 磁共振掃描任務

研究結果表明，在行為層面上，老年人的執行功能結構符合“統一/多樣性”框架：抑制、切換與刷新三個成分之間存在顯著相關性（統一性），但仍各自保持了相對的獨立性（多樣性）。值得注意的是，抑制與切換兩個成分在老年群體中的特異性有所降低，這一趨勢或與年齡相關的認知功能去分化密切相關。在神經水平上，研究揭示了老年人執行功能統一性與多樣性的神經表征：喙內側前額葉皮層在不同執行功能任務中表現出相似的神經模式，表明該區域可能作為執行功能統一性的關鍵節點；外側前額葉、前運動皮層與島葉等區域則表現出任務特異性的神經激活模式，體現了執行功能神經表征的多樣性特征。這些結果表明，大腦前額葉區域通過相似和特異性的神經活動模式，共同支持了老年人執行功能的復雜組織結構，并在不同成分之間實現動態協調與資源分配。

圖3. 老年人執行功能的行為結構模型

圖4. 執行功能統一性與多樣性神經表征模式

總體而言，該研究支持了執行功能的“統一/多樣性”框架在老年群體中的有效性，并強調了年齡相關的去分化現象。大腦前額葉區域中不同腦區的神經活動模式可能在執行功能的統一性與多樣性之間發揮了重要的協調作用。這一發現不僅有助于揭示執行功能老化的認知與神經機制，也為制定更加精準有效的老年認知干預方案提供了理論基礎和實證支持。

該研究獲得了國家自然科學基金、國家基礎數據中心“中國活體人腦成像共享數據庫”、中國博士后科學基金的資助。

研究成果已在線發表于GeroScience。心理所博士研究生郭勝舉和王平（已畢業）為論文共同第一作者，心理所李會杰研究員為通訊作者。

論文信息：

Guo, S. J., Wang, P., Cao, L. Z., & Li, H. J. (2025). The unity/diversity framework of executive functions: behavioral and neural evidence in older adults. GeroScience, 47(3), 4775–4793. https://doi.org/10.1007/s11357-025-01542-8

相關研究：

Wang, P., Fang, Y., Qi, J. Y., & Li, H. J. (2023). FISHERMAN: A Serious Game for Executive Function Assessment of Older Adults. Assessment, 30(5), 1499-1513. https://doi.org/10.1177/10731911221105648

Wang, P., & Li, H. J. (2024). Acceptability Assessment of an Executive Function Training Game FISHERMAN for Older Adults. Games Health J, 13(1), 25-32. https://doi.org/10.1089/g4h.2022.0177