老年記憶障礙與前額葉功能

1、老年記憶障礙與前額葉功能    關(guān)鍵詞： 老年人 前額葉(PF) 記憶障礙 額葉是大腦發(fā)育中最高級的部分，它包括初級運動區(qū)、前運動區(qū)和前額葉(prefrontal corte,PF)，其中PF與認(rèn)知功能關(guān)系密切。前額葉又分為眶部、背部、內(nèi)側(cè)部和外側(cè)部，其中眶部和內(nèi)側(cè)部、背部和外側(cè)部的結(jié)構(gòu)和功能較為接近。PF與大腦其它區(qū)域有著密切關(guān)系。PF和所有的感覺區(qū)都有往返的纖維聯(lián)系，其眶后部和腹內(nèi)側(cè)部有投射到海馬旁回和海馬前下腳的纖維，組成了內(nèi)側(cè)顳葉-間腦系統(tǒng)的一部分；PF與紋狀體、杏仁核、顳葉、枕葉和頂葉等腦區(qū)的聯(lián)系也很密切1，2，因此，PF與多種感覺信息的加工、

2、記憶、思維及情緒等腦的高級功能有關(guān)。從細(xì)胞水平來看，PF神經(jīng)元具有多感覺性質(zhì)，它們參與多種信息的加工；同時，PF神經(jīng)元具有柱狀組織，表現(xiàn)為功能異質(zhì)性，如一些PF神經(jīng)元在延緩反應(yīng)的延緩期放電明顯增加，而另一些神經(jīng)元對行為的其它特性更為敏感3。PF神經(jīng)元的這些結(jié)構(gòu)和功能上的特點是其在記憶中起重要作用的神經(jīng)基礎(chǔ)。行為研究也證實PF與記憶功能有密切關(guān)系，包括工作記憶、源記憶、順序組織、前攝抑制釋放(PI)能力、抑制無關(guān)信息的干擾、元記憶、組織和計劃有意識的活動、問題解決等1，2。West4認(rèn)為PF的功能包括：(1)工作記憶；(2)期待性記憶，依據(jù)工作記憶對相應(yīng)的內(nèi)外線索反應(yīng)；(3)控制干擾，抑制與任務(wù)

3、無關(guān)的表征；(4)抑制優(yōu)勢反應(yīng)，使行為不受先前反應(yīng)或主要的環(huán)境刺激影響。功能(1)，(2)，(4)由背外側(cè)前額葉(dPFC)支持，功能(3)主要由PF眶部或內(nèi)側(cè)部完成。West的這一觀點可以說明一些與前額葉有關(guān)的行為特點，如選擇與任務(wù)相關(guān)的信息，將語義和時空信息結(jié)合成穩(wěn)定的記憶痕跡，計劃、組織復(fù)雜行為等，因而具有一定的參考價值。1與額葉有關(guān)的老年記憶功能障礙記憶障礙是正常老年人的常見主訴，老年人的再認(rèn)和回憶等測驗成績均較年輕人低。但不同形式的記憶下降并不一致，老年人的外顯記憶下降大于內(nèi)隱記憶；在外顯記憶中，再認(rèn)成績又好于自由回憶。老年記憶障礙與前額葉受損、內(nèi)側(cè)顳葉受損的表現(xiàn)有許多相似之處，其中

4、，越來越多的證據(jù)表明，老年記憶力下降與額葉功能有密切關(guān)系57，PF參與的記憶功能比其它腦區(qū)，如內(nèi)側(cè)顳葉系統(tǒng)支持的記憶功能更早下降。一項研究證明，在12項測定PF功能的測驗中，平均年齡為56.62歲的被試有10項比27.71歲的成績差4。1.1工作記憶工作記憶又稱短時記憶，它的作用是在編碼和提取時暫時保持信息，因而在學(xué)習(xí)記憶等高級認(rèn)知活動中起重要作用。測定動物記憶能力常采用延遲反應(yīng)、延遲轉(zhuǎn)換反應(yīng)和延緩不匹配任務(wù)(DNMS)等。研究表明，老年動物的延遲反應(yīng)成績降低，老年鼠在DNMS作業(yè)中與額葉受損的大鼠表現(xiàn)相似。對老年人的研究也表明其工作記憶容量減少，工作記憶能力下降。Kirasic等8采用路徑分

5、析的方法，對398例老年人的神經(jīng)心理學(xué)測驗進(jìn)行統(tǒng)計后認(rèn)為，老年人學(xué)習(xí)能力是因為工作記憶容量減少和信息加工速度減慢所致，前者又是后者的原因之一。而研究指出，工作記憶主要與前額葉有關(guān)，因此老年工作記憶能力下降的神經(jīng)基礎(chǔ)在前額葉9。一項PET研究發(fā)現(xiàn)，在完成位置匹配時，老年人比青年人在枕葉外的區(qū)域如PF、頂葉的下部及內(nèi)側(cè)部的活動明顯增多，提示老年人的枕區(qū)活動效率下降，工作記憶容量減少，因而加工信息則可能需要比年輕人更多的腦區(qū)參與10。1.2源記憶和記憶的順序組織老年人對刺激的內(nèi)容和線索的回憶能力是不同的，其源記憶發(fā)生障礙11，12。源記憶是指對事件發(fā)生的時間、地點等線索信息的記憶。老年人可以記住某一

6、刺激，但與年輕被試相比，他們對刺激的顏色、字體、聲音等知覺特性、刺激發(fā)生的時間、地點及其它線索的回憶率下降。一項研究采用元分析方法將有關(guān)的實驗進(jìn)行綜合統(tǒng)計，結(jié)果提示，老年人對線索的回憶成績低于對事件本身的回憶，與刺激相關(guān)較大的線索回憶要好于那些相關(guān)較小的，如對顏色的回憶要好于對視空線索的回憶13。至少有三種原因造成了上述結(jié)果，老年人的注意分配能力降低、工作記憶下降及對無關(guān)刺激的控制能力下降。在有多個外部線索時尤其需要工作記憶的參與，以使它們與事件內(nèi)容更好地結(jié)合在一起。有學(xué)者認(rèn)為，對事件的內(nèi)容和線索的加工分別由不同的腦區(qū)所中介，內(nèi)側(cè)顳葉系統(tǒng)主要加工事件信息，而PF與線索的加工相關(guān)較大。相關(guān)研究也

7、表明，額葉受損的病人對事件線索的回憶下降，而老年人與之有相似的特征8。Craik11的研究還表明，老年人對線索回憶的線索下降與WCST成績明顯相關(guān)，并且與內(nèi)側(cè)顳葉的功能分離。與源記憶相似，老年人在順序組織詞、圖形或活動的任務(wù)中受損。給老年人呈現(xiàn)兩組刺激，測驗時要求他們判斷呈現(xiàn)的詞或其它刺激哪一個是較近期見過的，他們的成績與正常年輕人相比差異顯著；或者要求老年人按順序回憶剛才見過的刺激時，他們的成績也較差，而相應(yīng)的再認(rèn)和自由回憶成績可能接近正常19。老年人完成這類任務(wù)時與Korsakoff癥病人(KS)有相似的特點。給KS病人及對照組被試呈現(xiàn)19401985年間發(fā)生的15個重要事件，然后要求他們

8、順序回憶出來，結(jié)果KS病人的成績較差，但再認(rèn)和回憶成績與對照組相比并無明顯差異5。1.3控制干擾的能力老年人抑制無關(guān)信息的能力也減弱，研究表明，老年人的Stroop效應(yīng)較大，這提示老年人對先前的優(yōu)勢反應(yīng)不能很好地控制，以較快地轉(zhuǎn)換行為方式。另一些學(xué)者采用從前攝抑制(PI)中釋放的實驗范式，給被試呈現(xiàn)相同或不同類別的詞表，在每一詞表呈現(xiàn)后要求他們回憶，相同類別的詞表間會有干擾，但若詞表間類別不同，被試的回憶成績要增高。與額葉受損病人相似，老年人的PI釋放能力下降，他們抑制先前學(xué)習(xí)過程的詞表的能力較低，語義類型轉(zhuǎn)換較慢，如延遲反應(yīng)、DNMS等。Shimamura1認(rèn)為，PF對其它部位的信息加工具有

9、抑制門控作用，實驗也證實動物后皮質(zhì)區(qū)活動減少與dPFC的活動增多有關(guān)。但有研究表明，海馬受損被試的PI釋放能力下降更為明顯5，因此PF與內(nèi)側(cè)顳葉系統(tǒng)在這項能力上是否相互獨立尚待研究。1.4策略運用及對記憶的監(jiān)控當(dāng)回憶需要一定的策略參與時，老年人的測驗成績比年輕人低，如回憶非組塊詞表、低頻詞時。一項實驗采用3組實驗材料，非相關(guān)的詞表、相關(guān)但順序是隨機(jī)的詞表、使用組塊的詞表，要求老年人和額葉受損病人回憶，結(jié)果表明，老年人學(xué)習(xí)詞表的能力中度受損，尤其是那些需采用策略的測驗，如未使用組塊的詞表，這和額葉受損，尤其是右側(cè)額葉受損病人的表現(xiàn)較為一致，提示老年人的自我組織能力下降，不能運用恰當(dāng)?shù)牟呗匀ネ瓿扇?/p>

10、務(wù)4，而這種功能缺陷與PF功能下降的關(guān)系較為密切。元記憶是對于自己記憶和策略的監(jiān)控能力，元記憶的測定常采用知道感判斷，也有采用其它方法的研究，如要求被選擇合適的記憶策略、預(yù)測自己的行為、高頻估計實驗、測驗被試的日常生活記憶等。老年人的元記憶能力受到一定程度的損害，他們對自己記憶的估計偏低，自信程度減少，但有關(guān)的結(jié)果不太一致，可能與測驗方法的敏感性有關(guān)。PF受損的病人在回憶不出來時，要求他們判斷若給出線索，自己能回憶出來的概率，結(jié)果他們的估計也較低，雖然他們在其后給出線索后的回憶率與年輕人差異不明顯5?？傊行╊~葉測驗成績與老年人記憶成績明顯相關(guān)，老年人記憶功能下降表現(xiàn)為與PF受損相似的特征。

11、近年來，腦功能成像技術(shù)已應(yīng)用于年老化的研究，這對老年認(rèn)知加工過程與PF的相關(guān)性提供了新的依據(jù)。Grady等15的一項研究發(fā)現(xiàn)，在完成面孔編碼時，年輕被試的右側(cè)海馬、左PF和下顳葉活動增多，老年人的上述變化不明顯。當(dāng)回憶不出所學(xué)項目時，年青輕試的額葉前部有活動，而老年人則更傾向于額葉后部，提示他們在提取努力中采用了不同的認(rèn)知策略，老年人正常的認(rèn)知策略受損6。2PF與老年記憶功能障礙相關(guān)性的神經(jīng)機(jī)制老年人的大腦發(fā)生了許多變化，但并不是所有腦結(jié)構(gòu)的變化是同步的，其中一些結(jié)構(gòu)對年老較為敏感，變化較早而嚴(yán)重，如前額葉和海馬等。老年人的腦容量大約減少6%，其中PF和紋狀體分別減少10%17%和8%，而頂、

12、枕和顳葉的容積則大致減少1%，PF對年老最為敏感17。以往的研究大多采用測定神經(jīng)元密度的計數(shù)方法，認(rèn)為造成腦容量減少的原因是神經(jīng)元的缺失，尤其在海馬和前額葉，這造成了老年人的記憶功能下降。但近年的研究采用新的細(xì)胞計數(shù)方法(如立體學(xué)技術(shù))并未發(fā)現(xiàn)老年腦的神經(jīng)元有明顯減少4，7，18，因而這并不是老年記憶功能下降的主要原因。腦容量減少的可能原因是神經(jīng)元體積變小，而不是神經(jīng)元的缺失。額葉神經(jīng)細(xì)胞的皺縮比其它部位的發(fā)生早且嚴(yán)重，在5070歲期間PF有22%的細(xì)胞皺縮，而頂葉、初級視皮質(zhì)分別為16%和9%。65歲以上細(xì)胞皺縮速度明顯增快，上述各部位分別有43%、11%和13%的細(xì)胞體積減少17。另外一些

13、學(xué)者認(rèn)為，多巴胺系統(tǒng)(DA)的退化也參與老年記憶功能降低，多巴胺系統(tǒng)功能與工作記憶之間有相關(guān)性7。有研究證實老年腦的額葉神經(jīng)遞質(zhì)濃度及受體異常4，19。18歲齡猴子的PF中DA濃度下降56%，NE及5-HT濃度正常，PF和D1受體下降39%。當(dāng)給動物注射D1受體阻滯劑SCH23390后，年輕動物的延緩反應(yīng)成績下降，對老年動物無作用；而注射D1受體興奮劑會提高老年動物在此項任務(wù)中的成績18。因此新的研究認(rèn)為，樹突分枝減少、突觸聯(lián)系的變化、髓鞘結(jié)構(gòu)破壞、信息傳遞機(jī)制異常和神經(jīng)元的可塑性降低等更可能是老年記憶功能下降的原因7，18，其中額葉變化最為明顯。3對今后研究的思考如上所述，多項研究證實老年記

14、憶障礙與額葉功能有密切的關(guān)系。但另一方面，海馬功能降低和PF功能下降有時很難區(qū)別，在很多任務(wù)中常常是這兩個腦區(qū)同時參與其中。一些研究認(rèn)為，不同的認(rèn)知任務(wù)中均有聯(lián)想性和策略性兩種因素。前者主要與內(nèi)側(cè)顳葉有關(guān)，而后者與PF有密切聯(lián)系5，二者可以發(fā)生分離，如WCST與延遲線索回憶，但實際上很難將二者的作用絕對區(qū)分開來。Winocur等19的研究很好地說明了這一點。他們的實驗采用Hebb-William迷宮，發(fā)現(xiàn)PF受損后主要影響大鼠一般迷宮技能認(rèn)知，它們可以保持在迷宮A中學(xué)習(xí)的技能，但當(dāng)轉(zhuǎn)換至迷宮B時其學(xué)習(xí)成績與對照組無明顯差異；而海馬受損則影響與特定迷宮有關(guān)的記憶功能，其行為表現(xiàn)與PF受損的大鼠相

15、反。而老年鼠在這兩方面均受損，因而它們可能在PF和海馬均有損害。老年人在許多記憶任務(wù)中未表現(xiàn)出海馬與前額葉功能的雙分離現(xiàn)象，而僅僅是單分離并不能說明PF功能的獨立性。因此，目前在研究老年記憶障礙與PF的關(guān)系時，對于是否PF單獨支持這些功能還是海馬等結(jié)構(gòu)也共同參與尚待進(jìn)一步研究。而且在完成記憶任務(wù)時，不同腦區(qū)的作用可能既有分離、更有相互作用。如在Moscovitch和Winocur提出的記憶模型中，是將海馬和PF的功能結(jié)合起來考慮的。這種觀點對于我們認(rèn)識記憶過程的腦機(jī)制很有幫助。PF的特點之一是功能的多樣性。根據(jù)腦血流變化和腦代謝活動分析，PF至少有17個功能不同的區(qū)域，但額葉受損病人的受損部位

16、常常很大，并不局限于單一的基本功能7，因此，研究老年記憶障礙與PF的相關(guān)性具有一定的困難。另外，以人作被試，個體間的差異是誤差的重要來源，而由于這類病人本身就很少，僅僅靠增加樣本量的方法是不可行的。因而研究額葉功能應(yīng)采用動物實驗?zāi)Ｐ?、神?jīng)心理學(xué)方法和腦功能成像技術(shù)相結(jié)合的途徑，從不同方面揭示老年記憶障礙的腦基礎(chǔ)；同時采用生理、生化手段將PF的內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行結(jié)構(gòu)和功能分析，會使我們對PF功能及它在老年記憶障礙中作用的認(rèn)識大大前進(jìn)一步。百事通 參考文獻(xiàn)1Shimamura AP.Memory and frontal lobe function.In M gazzaniga(Eds)，The cogn

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