心理所研究揭示游戲化工作記憶訓練改善老年人認知功能的神經機制

隨著全球人口老齡化的加速發展，老齡化伴隨的腦結構與認知功能衰退問題日益受到關注。開發有效的認知干預方法，延緩認知衰退并揭示其背后的神經機制，對應對老齡化挑戰具有重要意義。

工作記憶是認知功能的核心，對其進行訓練有望對老年人認知功能產生廣泛積極影響。然而，傳統的工作記憶訓練方式因任務重復且趣味性不足，往往難以維持被試的參與者的動機，導致訓練效果不佳。

為此，中國科學院心理研究所李會杰研究組引入游戲化設計理念，通過將工作記憶任務（N-back）和切水果游戲相結合，研發了游戲化工作記憶訓練系統（圖1）。該系統包括四個難度等級，每個等級下設不同關卡，通過融入游戲化元素提升參與者的訓練依從性。

圖1. 游戲化工作記憶訓練系統設計示意圖

研究團隊招募了76名60-85歲的健康老年人，隨機分為游戲化工作記憶訓練組和積極對照組。兩組參與者接受了為期6周、每周2次、每次1個小時的訓練。訓練前后，研究人員對參與者進行了認知功能測試和磁共振成像掃描，并在訓練結束6個月后再次評估其認知功能。結果顯示，積極對照組的認知功能在訓練后及6個月隨訪中均未顯著提升，而訓練組的工作記憶、抑制控制、情景記憶及視空間能力在訓練后顯著改善，且效果可維持6個月（圖2）。

圖2.游戲化工作記憶訓練對老年人認知功能的改善作用

在神經層面，訓練組老年人在6周干預后，左側額極的皮層厚度顯著增加（圖3），同時左側額極的局部功能一致性及左側額極與左側顳下回的功能連接顯著降低（圖4）。這表明游戲化工作記憶訓練能夠有效緩解老年人腦結構的隨齡衰退，提升腦功能的神經加工效率。進一步分析顯示，老年人工作記憶改善與額極結構和功能的變化高度一致，提示額極是支撐老年人工作記憶改善的重要腦區。

圖3.游戲化工作記憶訓練對老年人額極結構的改善

圖4.游戲化工作記憶訓練對老年人額極功能的改善

該研究不僅驗證了游戲化工作記憶訓練對老年人認知功能的廣泛提升作用，還首次揭示了額極（額葉前端區域）在認知干預中的關鍵作用。與青年人工作記憶訓練主要改善額葉中后部區域（如背外側前額葉）不同，老年人的訓練效果更集中于額極，這可能反映了前額葉功能隨年齡增長發生的適應性變化。這一發現為理解老年人認知訓練的神經機制提供了新視角。

該研究獲得了國家自然科學基金（31871143）、科技創新2030“腦科學與類腦研究”重大項目（2021ZD0200500）、中國博士后科學基金（2023M740297）及國家資助博士后研究人員計劃（GZB20230074）等資助。

研究成果發表于Psychology and Aging，心理所博士生王平(已畢業)為論文第一作者，心理所李會杰研究員和北京師范大學左西年教授為論文共同通訊作者。

論文信息：Wang, P., Zhou, Z. X., Gao, P., Hou, H. Y., Zhang, J. X., Li, H. J., & Zuo, X. N. (2025). Gamified working memory intervention enhances prefrontal neurocognitive plasticity during aging. Psychology and Aging, 40(5), 490–509. https://doi.org/10.1037/pag0000895