老年记忆障碍与前额叶功能_13355

老年记忆障碍与前额叶功能_13355 老年记忆障碍与前额叶功能 关键词： 老年人 前额叶(PF) 记忆障碍 额叶是大脑发育中最高级的部分，它包括初级运动区、前运动区和 前额叶(prefrontal corte,PF)，其中PF与认知功能关系密切。前额叶 又分为眶部、背部、内侧部和外侧部，其中眶部和内侧部、背部和外侧 部的结构和功能较为接近。 PF与大脑其它区域有着密切关系。PF和所有的感觉区都有往返的 纤维联系，其眶后部和腹内侧部有投射到海马旁回和海马前下脚的纤 维，组成了内侧颞叶-间脑系统的一部分；PF与纹状体、杏仁核、颞 叶、枕叶和顶叶等脑区的联系也很密切〔1，2〕，因此，PF与多种感觉信息的加工、记忆、思维及情绪等脑的高级功能有关。从细胞水平来 看，PF神经元具有多感觉性质，它们参与多种信息的加工；同时，PF神经元具有柱状组织，表现为功能异质性，如一些PF神经元在延缓反应的延缓期放电明显增加，而另一些神经元对行为的其它特性更为敏感 〔3〕。PF神经元的这些结构和功能上的特点是其在记忆中起重要作用 的神经基础。 行为研究也证实PF与记忆功能有密切关系，包括工作记忆、源记 忆、顺序组织、前摄抑制释放(PI)能力、抑制无关信息的干扰、元记 忆、组织和有意识的活动、问题解决等〔1，2〕。West〔4〕认为PF的功能包括：(1)工作记忆；(2)期待性记忆，依据工作记忆对相应 的内外线索反应；(3)控制干扰，抑制与任务无关的表征；(4)抑制优势反应，使行为不受先前反应或主要的环境刺激影响。功能(1)，(2)，(4)由背外侧前额叶(dPFC)支持，功能(3)主要由PF眶部或内侧部完成。West的这一观点可以说明一些与前额叶有关的行为特点，如选择 与任务相关的信息，将语义和时空信息结合成稳定的记忆痕迹，计划、 组织复杂行为等，因而具有一定的参考价值。 1 与额叶有关的老年记忆功能障碍 记忆障碍是正常老年人的常见主诉，老年人的再认和回忆等测验成 绩均较年轻人低。但不同形式的记忆下降并不一致，老年人的外显记忆 下降大于内隐记忆；在外显记忆中，再认成绩又好于自由回忆。老年记 忆障碍与前额叶受损、内侧颞叶受损的表现有许多相似之处，其中，越 来越多的证据表明，老年记忆力下降与额叶功能有密切关系〔5～7〕， PF参与的记忆功能比其它脑区，如内侧颞叶系统支持的记忆功能更早 下降。一项研究证明，在12项测定PF功能的测验中，平均年龄为56.62岁的被试有10项比27.71岁的成绩差〔4〕。 1.1 工作记忆 工作记忆又称短时记忆，它的作用是在编码和提 取时暂时保持信息，因而在学习记忆等高级认知活动中起重要作用。测 定动物记忆能力常采用延迟反应、延迟转换反应和延缓不匹配任务 (DNMS)等。研究表明，老年动物的延迟反应成绩降低，老年鼠在DNMS 作业中与额叶受损的大鼠表现相似。对老年人的研究也表明其工作记忆 容量减少，工作记忆能力下降。Kirasic等〔8〕采用路径分析的，对398例老年人的神经心理学测验进行统计后认为，老年人学习能 力是因为工作记忆容量减少和信息加工速度减慢所致，前者又是后者的 原因之一。 而研究指出，工作记忆主要与前额叶有关，因此老年工作记忆能力 下降的神经基础在前额叶〔9〕。一项PET研究发现，在完成位置匹配时，老年人比青年人在枕叶外的区域如PF、顶叶的下部及内侧部的活动明显增多，提示老年人的枕区活动效率下降，工作记忆容量减少，因 而加工信息则可能需要比年轻人更多的脑区参与〔10〕。 1.2 源记忆和记忆的顺序组织 老年人对刺激的内容和线索的回忆能力是不同的，其源记忆发生障碍〔11，12〕。源记忆是指对事件发生的时间、地点等线索信息的记忆。老年人可以记住某一刺激，但与年 轻被试相比，他们对刺激的颜色、字体、声音等知觉特性、刺激发生的 时间、地点及其它线索的回忆率下降。一项研究采用元分析方法将有关 的实验进行综合统计，结果提示，老年人对线索的回忆成绩低于对事件 本身的回忆，与刺激相关较大的线索回忆要好于那些相关较小的，如对 颜色的回忆要好于对视空线索的回忆〔13〕。至少有三种原因造成了上述结果，老年人的注意分配能力降低、工作记忆下降及对无关刺激的控 制能力下降。在有多个外部线索时尤其需要工作记忆的参与，以使它们 与事件内容更好地结合在一起。 有学者认为，对事件的内容和线索的加工分别由不同的脑区所中 介，内侧颞叶系统主要加工事件信息，而PF与线索的加工相关较大。相关研究也表明，额叶受损的病人对事件线索的回忆下降，而老年人与 之有相似的特征〔8〕。Craik〔11〕的研究还表明，老年人对线索回忆 的线索下降与WCST成绩明显相关，并且与内侧颞叶的功能分离。 与源记忆相似，老年人在顺序组织词、图形或活动的任务中受损。 给老年人呈现两组刺激，测验时要求他们判断呈现的词或其它刺激哪一 个是较近期见过的，他们的成绩与正常年轻人相比差异显著；或者要求 老年人按顺序回忆刚才见过的刺激时，他们的成绩也较差，而相应的再 认和自由回忆成绩可能接近正常〔19〕。老年人完成这类任务时与 Korsakoff症病人(KS)有相似的特点。给KS病人及对照组被试呈现 1940～1985年间发生的15个重要事件，然后要求他们顺序回忆出来， 结果KS病人的成绩较差，但再认和回忆成绩与对照组相比并无明显差 异〔5〕。 1.3 控制干扰的能力 老年人抑制无关信息的能力也减弱，研究 表明，老年人的Stroop效应较大，这提示老年人对先前的优势反应不 能很好地控制，以较快地转换行为方式。另一些学者采用从前摄抑制 (PI)中释放的实验范式，给被试呈现相同或不同类别的词表，在每一词表呈现后要求他们回忆，相同类别的词表间会有干扰，但若词表间类别 不同，被试的回忆成绩要增高。与额叶受损病人相似，老年人的PI释放能力下降，他们抑制先前学习过程的词表的能力较低，语义类型转换 较慢，如延迟反应、DNMS等。Shimamura〔1〕认为，PF对其它部位的信息加工具有抑制门控作用，实验也证实动物后皮质区活动减少与 dPFC的活动增多有关。但有研究表明，海马受损被试的PI释放能力下降更为明显〔5〕，因此PF与内侧颞叶系统在这项能力上是否相互独立 尚待研究。 1.4 策略运用及对记忆的监控 当回忆需要一定的策略参与时， 老年人的测验成绩比年轻人低，如回忆非组块词表、低频词时。一项实 验采用3组实验材料，非相关的词表、相关但顺序是随机的词表、使用 组块的词表，要求老年人和额叶受损病人回忆，结果表明，老年人学习 词表的能力中度受损，尤其是那些需采用策略的测验，如未使用组块的 词表，这和额叶受损，尤其是右侧额叶受损病人的表现较为一致，提示 老年人的自我组织能力下降，不能运用恰当的策略去完成任务〔4〕，而这种功能缺陷与PF功能下降的关系较为密切。 元记忆是对于自己记忆和策略的监控能力，元记忆的测定常采用知 道感判断，也有采用其它方法的研究，如要求被选择合适的记忆策略、 预测自己的行为、高频估计实验、测验被试的日常生活记忆等。老年人 的元记忆能力受到一定程度的损害，他们对自己记忆的估计偏低，自信 程度减少，但有关的结果不太一致，可能与测验方法的敏感性有关。PF 受损的病人在回忆不出来时，要求他们判断若给出线索，自己能回忆出 来的概率，结果他们的估计也较低，虽然他们在其后给出线索后的回忆 率与年轻人差异不明显〔5〕。 总之，有些额叶测验成绩与老年人记忆成绩明显相关，老年人记忆 功能下降表现为与PF受损相似的特征。近年来，脑功能成像技术已应用于年老化的研究，这对老年认知加工过程与PF的相关性提供了新的依据。Grady等〔15〕的一项研究发现，在完成面孔编码时，年轻被试 的右侧海马、左PF和下颞叶活动增多，老年人的上述变化不明显。当 回忆不出所学项目时，年青轻试的额叶前部有活动，而老年人则更倾向 于额叶后部，提示他们在提取努力中采用了不同的认知策略，老年人正 常的认知策略受损〔6〕。 2 PF与老年记忆功能障碍相关性的神经机制 老年人的大脑发生了许多变化，但并不是所有脑结构的变化是同步 的，其中一些结构对年老较为敏感，变化较早而严重，如前额叶和海马 等。 老年人的脑容量大约减少6%，其中PF和纹状体分别减少10%～17%和8%，而顶、枕和颞叶的容积则大致减少1%，PF对年老最为敏感〔17〕。以往的研究大多采用测定神经元密度的计数方法，认为造成脑 容量减少的原因是神经元的缺失，尤其在海马和前额叶，这造成了老年 人的记忆功能下降。但近年的研究采用新的细胞计数方法(如立体学技术)并未发现老年脑的神经元有明显减少〔4，7，18〕，因而这并不是老年记忆功能下降的主要原因。 脑容量减少的可能原因是神经元体积变小，而不是神经元的缺失。 额叶神经细胞的皱缩比其它部位的发生早且严重，在50～70岁期间PF 有22%的细胞皱缩，而顶叶、初级视皮质分别为16%和9%。65岁以上细胞皱缩速度明显增快，上述各部位分别有43%、11%和13%的细胞体积减少〔17〕。另外一些学者认为，多巴胺系统(DA)的退化也参与老年记忆 功能降低，多巴胺系统功能与工作记忆之间有相关性〔7〕。有研究证实老年脑的额叶神经递质浓度及受体异常〔4，19〕。18岁龄猴子的PF中DA浓度下降56%，NE及5-HT浓度正常，PF和D1受体下降39%。当给动物注射D1受体阻滞剂SCH23390后，年轻动物的延缓反应成绩下 降，对老年动物无作用；而注射D1受体兴奋剂会提高老年动物在此项 任务中的成绩〔18〕。因此新的研究认为，树突分枝减少、突触联系的 变化、髓鞘结构破坏、信息传递机制异常和神经元的可塑性降低等更可 能是老年记忆功能下降的原因〔7，18〕，其中额叶变化最为明显。 3 对今后研究的思考 如上所述，多项研究证实老年记忆障碍与额叶功能有密切的关系。 但另一方面，海马功能降低和PF功能下降有时很难区别，在很多任务 中常常是这两个脑区同时参与其中。一些研究认为，不同的认知任务中 均有联想性和策略性两种因素。前者主要与内侧颞叶有关，而后者与 PF有密切联系〔5〕，二者可以发生分离，如WCST与延迟线索回忆， 但实际上很难将二者的作用绝对区分开来。Winocur等〔19〕的研究很好地说明了这一点。他们的实验采用Hebb-William迷宫，发现PF受损后主要影响大鼠一般迷宫技能认知，它们可以保持在迷宫A中学习的技能，但当转换至迷宫B时其学习成绩与对照组无明显差异；而海马受损 则影响与特定迷宫有关的记忆功能，其行为表现与PF受损的大鼠相反。而老年鼠在这两方面均受损，因而它们可能在PF和海马均有损害。老年人在许多记忆任务中未表现出海马与前额叶功能的双分离现 象，而仅仅是单分离并不能说明PF功能的独立性。 因此，目前在研究老年记忆障碍与PF的关系时，对于是否PF单独支持这些功能还是海马等结构也共同参与尚待进一步研究。而且在完成 记忆任务时，不同脑区的作用可能既有分离、更有相互作用。如在 Moscovitch和Winocur提出的记忆模型中，是将海马和PF的功能结合起来考虑的。这种观点对于我们认识记忆过程的脑机制很有帮助。 PF的特点之一是功能的多样性。根据脑血流变化和脑代谢活动分 析，PF至少有17个功能不同的区域，但额叶受损病人的受损部位常常 很大，并不局限于单一的基本功能〔7〕，因此，研究老年记忆障碍与 PF的相关性具有一定的困难。另外，以人作被试，个体间的差异是误 差的重要来源，而由于这类病人本身就很少，仅仅靠增加样本量的方法 是不可行的。因而研究额叶功能应采用动物实验模型、神经心理学方法 和脑功能成像技术相结合的途径，从不同方面揭示老年记忆障碍的脑基 础；同时采用生理、生化手段将PF的内部构造进行结构和功能分析， 会使我们对PF功能及它在老年记忆障碍中作用的认识大大前进一步。 参考文献 1 Shimamura AP.Memory and 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