長(zhǎng)期音樂訓(xùn)練可增強(qiáng)老年人言語(yǔ)感知能力

延緩腦衰老，音樂有妙招

(資料圖)

不管是什么年紀(jì)，如果能盡快開始學(xué)習(xí)一門樂器，甚至開始唱歌，可能都會(huì)讓大腦衰老得更慢。所以我們鼓勵(lì)中老年朋友學(xué)習(xí)一門樂器或聲樂，什么時(shí)候開始都不算晚。一些研究表明，從未學(xué)過音樂的老年人在接受短期音樂訓(xùn)練后，言語(yǔ)加工能力也有一定的提高。

杜憶

中國(guó)科學(xué)院心理研究所研究員

大腦是人體中最先開始衰老的器官之一，大腦的老化常常伴隨著多種認(rèn)知障礙，其中聽力下降對(duì)老年人的生活質(zhì)量有較為明顯的影響。過往研究發(fā)現(xiàn)，老年人在噪聲環(huán)境下的言語(yǔ)感知能力會(huì)普遍下降。在嘈雜環(huán)境中，老年人聽不清楚他人的話，這不僅會(huì)影響老年人的社交和情緒，甚至還可能導(dǎo)致癡呆早發(fā)。

積極的生活方式有益于延緩這種情況的發(fā)生。已有研究認(rèn)為，音樂訓(xùn)練可以有效增強(qiáng)老年人在嘈雜環(huán)境下的言語(yǔ)感知能力，這表明音樂訓(xùn)練在對(duì)抗老化方面有潛在作用。

日前，中國(guó)科學(xué)院心理研究所杜憶研究員團(tuán)隊(duì)開展了一項(xiàng)功能磁共振研究，首次證實(shí)了老年音樂家能采用功能保持和功能代償兩種相互依賴的機(jī)制，來延緩其在噪聲環(huán)境下視聽言語(yǔ)知覺的老化，證明長(zhǎng)期音樂訓(xùn)練可增強(qiáng)老年人的言語(yǔ)感知能力。4月26日，相關(guān)成果論文以封面論文的形式發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上。

噪聲環(huán)境下言語(yǔ)感知過程復(fù)雜

“從腦科學(xué)的角度來看，在正常的衰老過程中，我們大腦的結(jié)構(gòu)和功能都會(huì)隨著年齡增大而發(fā)生一系列改變。”杜憶解釋，從整體結(jié)構(gòu)上看，大腦的老化主要表現(xiàn)為大腦體積下降。在大腦的不同區(qū)域中，額葉和頂葉腦區(qū)往往是最先開始萎縮的，并且比顳葉和枕葉萎縮的程度更高。而在功能方面，老年人在進(jìn)行認(rèn)知加工時(shí)，顳葉和枕葉的感知覺區(qū)域神經(jīng)活動(dòng)下降，需要利用更多的額葉、頂葉腦區(qū)和對(duì)側(cè)半球腦區(qū)來進(jìn)行代償性加工。

噪聲環(huán)境下的言語(yǔ)感知過程不僅僅有聽覺系統(tǒng)參與其中，還涉及多感覺通道和多認(rèn)知能力的復(fù)雜認(rèn)知過程。杜憶表示，在噪聲環(huán)境下，老年人的言語(yǔ)感知能力普遍下降是多種因素共同造成的結(jié)果。首先是由于老年人的外周聽力水平下降，其次是大腦結(jié)構(gòu)和功能的退化使得老年人的聽覺中樞對(duì)聲音的編碼能力顯著下降。此外，一些支持噪聲下言語(yǔ)加工的高級(jí)認(rèn)知能力也會(huì)隨著老化而顯著下降，如聽覺工作記憶能力、選擇性注意能力等。

2016年，杜憶團(tuán)隊(duì)發(fā)表于《自然·通訊》的一篇文章稱，盡管老年人的感知覺加工能力下降，但他們會(huì)更多地調(diào)用一些額外的腦區(qū)，特別是跟發(fā)音相關(guān)的言語(yǔ)運(yùn)動(dòng)腦區(qū)，以此來主動(dòng)預(yù)測(cè)別人下一步要說什么。“這種主動(dòng)的、自上而下的預(yù)測(cè)，可以幫助老年人更好地對(duì)抗自身感知覺的下降，同時(shí)幫助他們?cè)趶?fù)雜的環(huán)境中更好地理解對(duì)方的言語(yǔ)。”杜憶表示。

2017年，該研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表在《美國(guó)科學(xué)院院刊》的一篇研究論文顯示，年輕人特別是年輕音樂家，更擅長(zhǎng)在復(fù)雜環(huán)境中進(jìn)行言語(yǔ)理解。研究表明，年輕音樂家具有更強(qiáng)的感知運(yùn)動(dòng)整合能力，他們不僅依賴聽，也依賴預(yù)測(cè)、補(bǔ)償發(fā)音運(yùn)動(dòng)以及跨模態(tài)的信息整合，幫助自身在復(fù)雜環(huán)境中進(jìn)行言語(yǔ)理解。

綜合兩項(xiàng)研究結(jié)論，團(tuán)隊(duì)開始探究老年人經(jīng)過系統(tǒng)的音樂訓(xùn)練后，是否也能夠提升跨模態(tài)的信息整合能力，并幫助他們?cè)趶?fù)雜環(huán)境中進(jìn)行言語(yǔ)理解。杜憶團(tuán)隊(duì)在2021年發(fā)表的論文中首次揭示，接受過長(zhǎng)期音樂訓(xùn)練的老年音樂家在噪聲下的言語(yǔ)加工能力比老年非音樂家更好。“此次的最新研究是我們過往結(jié)論的延續(xù)，在證明噪聲下老年音樂家比老年非音樂家有更好的言語(yǔ)感知能力以后，我們繼續(xù)考察其背后的神經(jīng)機(jī)制。”杜憶說。

兩種功能機(jī)制共同對(duì)抗大腦老化

此項(xiàng)研究共招募了三組被試，分別是接受了長(zhǎng)期音樂訓(xùn)練的老年音樂家、普通老年人以及作為對(duì)照組的普通年輕人，來探究音樂訓(xùn)練如何影響老化的進(jìn)程。該論文第一作者、中國(guó)科學(xué)院心理研究所博士研究生張磊表示，這項(xiàng)研究的難點(diǎn)之一就在于招募被試。

“研究要求老年音樂家在最近3年內(nèi)保持每周至少訓(xùn)練1個(gè)小時(shí)的頻率，至少有30年的連續(xù)音樂訓(xùn)練經(jīng)歷，且要在20歲之前就開始音樂訓(xùn)練。此外，他們還要通過一系列基本聽覺與認(rèn)知能力篩查，身體要能進(jìn)行磁共振掃描等。因此，符合研究入組條件的老年音樂家比較稀缺。”張磊說。

通過分析大腦活動(dòng)，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)老年音樂家采用兩種機(jī)制來對(duì)抗大腦老化，分別是功能保持和功能代償。功能保持具體表現(xiàn)為老年非音樂家在雙側(cè)感覺運(yùn)動(dòng)腦區(qū)對(duì)音節(jié)的表征能力顯著弱于年輕人，而老年音樂家在感覺運(yùn)動(dòng)腦區(qū)能夠很好地表征這些音節(jié)，且表征能力不亞于年輕人。

在考量被試對(duì)音節(jié)的表征能力時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)采用了一種常用的技術(shù)手段，即采用多體素模式分析結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)的方法，訓(xùn)練音節(jié)分類器，通過輸入神經(jīng)活動(dòng)模式來預(yù)測(cè)被試聽到的音節(jié)是什么，這樣的預(yù)測(cè)正確率能夠體現(xiàn)大腦區(qū)域?qū)τ谝艄?jié)的神經(jīng)表征能力。“我們?cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn)，普通老年人在加工言語(yǔ)時(shí)，雙側(cè)感知運(yùn)動(dòng)腦區(qū)對(duì)言語(yǔ)音節(jié)的差異性神經(jīng)表征能力顯著下降，但是我們?cè)诶夏暌魳芳疑砩蠜]有發(fā)現(xiàn)這樣的退化。”張磊補(bǔ)充道。

相較于老年非音樂家，老年音樂家在感覺運(yùn)動(dòng)腦區(qū)的神經(jīng)激活模式更像年輕人，且最近3年音樂訓(xùn)練強(qiáng)度越大，其神經(jīng)激活模式越像年輕人，在噪聲環(huán)境下對(duì)音節(jié)的區(qū)分能力就越好。這證明老年音樂家采用感覺運(yùn)動(dòng)腦區(qū)功能保持的機(jī)制對(duì)抗老化。

在功能代償方面，老年音樂家能夠比老年非音樂家更好地征用參與多種任務(wù)的額頂區(qū)域，以及更好地抑制與當(dāng)前任務(wù)無關(guān)的默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域來抗干擾。大腦的額頂區(qū)域與持續(xù)性注意、工作記憶等高級(jí)認(rèn)知功能相關(guān)，默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域則是與額頂區(qū)域相反的腦網(wǎng)絡(luò)。在執(zhí)行外部任務(wù)時(shí)，額頂網(wǎng)絡(luò)會(huì)被激活，而默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)在執(zhí)行外部任務(wù)時(shí)會(huì)處于去激活狀態(tài)，即活動(dòng)幅度小于基線水平。

“對(duì)默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的抑制越強(qiáng)，對(duì)音節(jié)的識(shí)別就越好。我們的研究發(fā)現(xiàn)，老年音樂家比老年非音樂家的額頂腦區(qū)激活更強(qiáng)，同時(shí)默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)腦區(qū)的去激活更強(qiáng)，這代表他們更好地利用了這些高級(jí)腦區(qū)以代償行為成績(jī)。”張磊表示。

音樂訓(xùn)練保護(hù)認(rèn)知功能前景廣闊

杜憶認(rèn)為，這項(xiàng)新研究的不同之處在于，能在大腦的機(jī)制上同時(shí)發(fā)現(xiàn)功能的保持和代償這兩種相互支撐的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制，并從機(jī)制的層面回答為什么老年音樂家在行為成績(jī)上有更好的表現(xiàn)。

“我們發(fā)現(xiàn)，在老年人中，額頂區(qū)域和默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)活動(dòng)強(qiáng)度，與感覺運(yùn)動(dòng)腦區(qū)神經(jīng)激活模式的年輕化程度有顯著的相關(guān)性。”杜憶和研究團(tuán)隊(duì)據(jù)此推測(cè)，老年音樂家在額頂區(qū)域和默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)額外的激活與抑制，共同體現(xiàn)了他們能更好地注意和加工外部刺激，以支持感覺運(yùn)動(dòng)腦區(qū)等關(guān)鍵腦區(qū)更年輕化的言語(yǔ)表征水平，這表明大腦的功能代償與功能保持是相互支撐的。而這兩種機(jī)制具體是如何相互作用的，則是值得進(jìn)一步探索的研究方向。

在音樂訓(xùn)練過程中，音樂家們需要高強(qiáng)度地整合多感覺和運(yùn)動(dòng)信息。老年音樂家們?cè)诟杏X運(yùn)動(dòng)腦區(qū)、言語(yǔ)運(yùn)動(dòng)腦區(qū)具有言語(yǔ)加工優(yōu)勢(shì)，說明長(zhǎng)期訓(xùn)練帶來的音樂加工優(yōu)勢(shì)也遷移到了言語(yǔ)加工上，這為今后對(duì)抗言語(yǔ)老化、保護(hù)大腦功能、實(shí)現(xiàn)健康老齡化等訓(xùn)練策略的制定提供了重要啟示。“音樂訓(xùn)練是一種令人愉悅且容易推廣的訓(xùn)練策略，我們也可以嘗試應(yīng)用其他涉及多感覺運(yùn)動(dòng)整合功能的訓(xùn)練方式。”杜憶表示。

相比花費(fèi)時(shí)間和精力學(xué)習(xí)演奏樂器，人們更期待單純地聆聽音樂就能達(dá)到效果。遺憾的是，杜憶表示，目前已有的研究結(jié)果暫時(shí)無法得出這個(gè)結(jié)論。

“不管是什么年紀(jì)，如果能盡快開始學(xué)習(xí)一門樂器，甚至開始唱歌，可能都會(huì)讓大腦衰老得更慢。所以我們鼓勵(lì)中老年朋友學(xué)習(xí)一門樂器或聲樂，什么時(shí)候開始都不算晚。”杜憶說。一些研究表明，從未學(xué)過音樂的老年人在接受短期音樂訓(xùn)練后，言語(yǔ)加工能力也有一定的提高。因此，即使沒有過多演奏樂器的基礎(chǔ)，臨時(shí)進(jìn)行音樂訓(xùn)練也可能起作用。

杜憶還介紹，類似“節(jié)奏大師”這種訓(xùn)練節(jié)奏感的音樂類游戲也能起到一定的效果，這種方法被稱為數(shù)字療法，在未來有很好的發(fā)展前景。對(duì)老年人而言，這種游戲化的訓(xùn)練更加有趣，也更能吸引他們投入其中。此外，研究團(tuán)隊(duì)也希望探索音樂訓(xùn)練更多的臨床價(jià)值，如嘗試在治療阿爾茨海默病等老年人的認(rèn)知衰退疾病上采用一些音樂療法，以改善患者的記憶能力和語(yǔ)言能力。（實(shí)習(xí)記者 沈唯）

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