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人類大腦在整個成年期會經(jīng)歷一系列的結(jié)構(gòu)和功能神經(jīng)性變化，包括腦容量減低、突觸密度減少、白質(zhì)密度的改變等等。雖然已有一些神經(jīng)影像研究觀察了成年人的語言產(chǎn)生能力及其與大腦功能或灰質(zhì)結(jié)構(gòu)體積的關(guān)系、以及年輕人和老年人在語言產(chǎn)生能力上的神經(jīng)功能差異，但大腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)對成年人語言產(chǎn)生能力的作用還有待闡明。

近日，美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校放射學(xué)系博士研究生Benjamin Yeske與福建師范大學(xué)海峽兩岸文化發(fā)展協(xié)同創(chuàng)新中心的侯建成教授等合作者在Frontiers in Aging Neuroscience (2021 IF = 5.750 ) 發(fā)表了題為“Differences in diffusion tensor imaging white matter integrity related to verbal fluency between young and old adults”的研究論文。

研究者選取了38名健康年輕人 (平均年齡23.58歲) 和35名健康老年人 (平均年齡60.91歲)，每名被試接受了擴散張量成像 (DTI) 掃描。采用控制性口語單詞聯(lián)想測驗 (Controlled Oral Word Association Test, COWAT；也是一種音位語言流暢性任務(wù), phonemic verbal fluency task) 觀察被試的語言產(chǎn)生能力。采用基于纖維束追蹤空間統(tǒng)計分析 (TBSS) 對12個與語言產(chǎn)生相關(guān)的白質(zhì)區(qū)域 (大腦雙側(cè)的前放射冠ACR、上放射冠SCR、后放射冠PCR、外囊EC、鉤束UF、上縱束SLF，均來自JHU-ICBM-DTI-81白質(zhì)圖譜) 分別進行了分?jǐn)?shù)各向異性 (FA)、平均擴散系數(shù) (MD)、軸向擴散系數(shù) (AD)、徑向擴散系數(shù) (RD) 和局部擴散同質(zhì)性 (LDH) 的基于體素的擴散度量值的組間差異評估。

另外，為更好觀察TBSS各指標(biāo)的組間差異，進行了控制性別和教育水平的協(xié)方差分析 (ANCOVA)，并采用了Bonferroni校正后的統(tǒng)計閾值p < 0.00083 (0.05/60個腦區(qū)) 。最后通過在ANCOVA中發(fā)現(xiàn)的顯著TBSS差異腦區(qū)與單詞聯(lián)想測驗得分進行相關(guān)性分析。

研究發(fā)現(xiàn): 

1. 老年被試的語言能力得分顯著高于年輕被試 (p = .021)。

2. 與老年被試相比, (1) 青年被試在雙側(cè)前放射冠的FA顯著增加; (2) 右側(cè)前放射冠的MD顯著降低，而左側(cè)鉤束的MD顯著增加; (3) 雙側(cè)前放射冠的RD顯著降低; (4) 兩組被試在AD和LDH無顯著差異。

3. 老年被試的語言能力得分與左側(cè)鉤束的MD呈顯著正相關(guān)，但年輕被試的語言能力得分和DTI指標(biāo)之間沒有顯著相關(guān)。

圖1. 在JHU白質(zhì)圖譜中有統(tǒng)計學(xué)意義的白質(zhì)區(qū)域組間差異。ACR: 前放射冠; UF: 鉤束。TBSS骨架和JHU區(qū)域覆蓋在HCP 1065 FA模板上。綠色: 白質(zhì)骨架; 紅色: 右側(cè)前放射冠; 藍色: 左放射冠; 粉色: 左側(cè)鉤束。

研究結(jié)果表明，負責(zé)語言產(chǎn)生的某些大腦白質(zhì)區(qū)域?qū)匣敲舾械摹?/span>盡管研究中老年被試的語言能力得分顯著高于年輕被試，但老年被試可能使用了其他的補償策略來保證其語言能力。HAROLD模型表明某些認知能力 (也包括語言產(chǎn)生能力，參見Kim, et al., 2018) 隨年齡增長而失去某些大腦半球的特殊化，從而抵消與年齡增長有關(guān)的認知缺陷 。雖然與年齡有關(guān)的白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化可能有別于大腦損傷或腦切除之后的補償機制，但這表明大腦有自身的能力來重新構(gòu)建語言加工路徑或保留語言能力。

該論文的共同第一作者是美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校放射學(xué)系的博士研究生Benjamin Yeske和福建師范大學(xué)海峽兩岸文化發(fā)展協(xié)同創(chuàng)新中心的侯建成教授，合作作者分別是威斯康星大學(xué)麥迪遜分校放射學(xué)系的Nagesh Adluru博士、Veena Nair博士及Vivek Prabhakaran副教授。該研究得到美國國立衛(wèi)生研究院 (NIH)的資助。

*本文來源于“ brainnews認知心理”