越野訓練對老年視覺工作記憶影響ERP探究

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研究目的

前期研究證實：衰老導致視覺工作記憶（VisualWorkingMemory，VWM）能力的退行性變化：涉及在視覺空間中定位靶線索的能力，以及在多個目標刺激下進行視覺搜索及信息加工的效率。而定向越野訓練可以有效延緩與年齡相關的VWM減退，主要基于兩個方面的訓練：①有氧無氧相結合的混合供能方式訓練；②時空壓力下對信息的高效認知加工能力訓練。通過定向越野訓練，個體不僅需要高速奔跑，同時也要面臨時空壓力下的一系列VWM認知任務：地圖信息辨別、視覺搜索、注意轉換、方向辨別等。前期系列研究已經較為一致地證實了，長時間有氧運動和一次性急性有氧訓練，都能改善VWM能力：包括記憶、注意、視覺搜索、信息處理等多個領域（Etnier，2016；DuRietz，2019）。即使是一次性急性有氧訓練，也可以即時提高個體的VWM表現。此外，在控制運動強度的前提下，還適用于老年群體（Hogan，2015）。在無氧訓練干預方面，Alves等人通過選擇性注意測試（Stroop實驗）和數字廣度實驗，實證了急性高強度間歇練習能顯著改善VWM中的選擇性注意（SelectiveAttention）和其他執行功能。在運動后被試完成選擇性注意任務的反應時間明顯縮短（AlvesCR，etal，2014）。基于以上前期研究，本研究預期：定向越野訓練能有效改善與年齡相關的VWM能力的衰退。并嘗試探討這種改善的生理學依據：研究采用線索回溯（retro-cue）范式和ERP技術，采集分析14名老年定向越野精英和15名普通老年人的VWM能力。通過行為數據和腦電數據差異性水平，探究定向越野專項訓練對中老年群體VWM的可塑性影響。

研究方法

1．研究對象：被試分為定向越野老年精英組和老年普通組，每組19人，共計38人（M=61.7，SD=0.4）。其中老齡定向精英組平均從事定向越野訓練年限6年以上，普通組為同年齡段普通老年。所有被試均為右利手，無精神病史，視聽能力正常。所有被試均簽署知情同意書。并在實驗結束后獲得一定報酬，本研究通過西南大學倫理委員會批準。2．實驗設計：采用E-prime2.0軟件編制實驗程序，使用液晶電腦呈現，屏幕分辨率為1024×768，屏幕刷新率為90Hz。被試頭戴腦電帽，雙眼與電腦顯示器的屏幕中心保持水平，眼睛距離顯示器70cm，執行線索回溯任務，以定向越野專門符號做為實驗材料，實驗分為VWM低負荷和VWM高負荷兩組。實驗流程：在每個試次（trial）中，首先呈現指導語，呈現時間直至被試閱讀完畢后按鍵。然后屏幕中央出現注視點“+”持續400ms，接著呈現實驗材料1200ms（VWM高負荷組線索刺激數量為6，VWM低負荷組線索刺激數量為2），接下來是800ms的間隔，之后會出現一個單個的探測符號，被試需要按鍵判斷這個單個VWM符號的圖形和位置是否與剛才的完全匹配（主任務）。3．數據采集與分析：實驗設備采用博睿康Neuracle公司生產的32導濕電極腦電數據采集系統，并在屏蔽電磁干擾的房間中采集相關誘發電位。后期預處理剔除了9名偽跡過多的被試，最終14名老年定向精英（老年定向精英組）與15名普通老年（老年普通組）進入最終分析。

研究結果

①行為結果統計顯示：老年精英組在執行VWM任務時，正確率顯著高于老年普通組，同時反應時顯著低于普通老年組。尤其在執行高負荷VWM任務時，兩組差異極為顯著。②ERP結果顯示：在執行高負荷VWM任務時，老年精英組與老年普通組在O1（左側枕葉）和O2（右側枕葉）、PO4（右側枕葉）、F8（右側額葉）、FC6（右側額葉）的電位幅度差異極為顯著。在執行低負荷VWM任務時，老年精英組與老年普通組在O1（左側枕葉）、PO3（左側枕葉）、O2（右側枕葉）、PO4（右側枕葉）的電位幅度差異顯著。研究結論：①定向越野訓練對于中老年群體視覺工作記憶具有顯著的改善，尤其體現在高負荷的認知任務中；②定向越野訓練對老年人大腦皮層的影響主要體現在枕葉（視覺功能皮層）和右側額葉與前額葉（注意、記憶等影響視覺工作記憶的其他皮層）。③定向越野訓練減緩了前額葉因衰老引起的退行性變化，使得老年運動精英組被試在VWM任務時表現優于普通老年組，這與以往的研究結論相同。④枕葉區域的差異表明，普通老齡組比老年精英組動用了更多的認知資源來進行視覺信息處理加工。

作者:何垣鋒 朱琪琪 李碩 郭立亞 朱瑜 單位:西南大學