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近年来,人口老龄化趋势日益明显,有关健康老年人认知功能和脑老化的问题受到了广泛的关注,但关于脑白质与整体运动知觉(global motion perception,GMP)老化联系的研究并不充分。本研究采用多模态技术,比较老年组和年轻组在脑白质体积和弥散指标上的差异性、及其和整体运动知觉间的相关性,目的在于探索整体运动知觉老化与脑白质形态结构和微观结构变化之间的关系。本研究首先通过结构磁共振成像技术和弥散张量成像技术采集被试的结构像和弥散像。随后,采用基于体素的形态测量法(voxel-based morphometry,VBM)对全脑白质体积进行分割平滑等处理及分析,采用基于白质纤维束的空间统计分析(tract-based spatial statistics,TBSS)法对磁共振弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)指标等数据进行整理和分析,之后将脑数据与整体运动知觉行为测试的实验结果,即运动一致性阈值进行统计分析来获得整体运动知觉老化与脑白质结构变化之间的联系。
GMP测试的行为结果发现,健康老年组在各个决策水平和噪声水平的条件下,运动一致性阈值均显著高于年轻组,证明老年人的GMP能力确实低于年轻人,确实存在GMP的老化现象。
形态结构的研究结果表明:即使控制了颅内总体积(total intracranial volume,TIV)和性别,老年组多个脑区的白质体积显著小于年轻组,这些脑区包括双侧顶下缘角回、双侧楔前叶、左侧内侧额上回、右侧脑岛、右侧辅助运动区、右侧顶上回、右侧中央后回、右侧眶额回内侧、右侧颞上回、双侧额中回、右侧枕中回,提示老年人的脑白质体积存在广泛的老化。进一步的相关分析表明,左侧眶额回内侧、左侧额中回、左侧内侧额上回、双侧顶下缘角回的白质体积与运动一致性阈值间存在负相关关系,这些脑区的白质体积越小个体的阈值越高,即整体运动敏感性越低。结果提示,老年人这些脑区的白质体积的萎缩可能是其GMP减弱的神经机制之一。
微观结构的研究结果表明:老年组脑白质各向异性分数(fractional anisotropy,FA)值在以下脑区显著低于年轻组:左侧矢状层(包括下纵束和下额枕束)、双侧上纵束、右侧丘脑后辐射(包括视辐射)、右侧后放射冠、胼胝体压部、右侧上放射冠、右侧内囊后肢、右侧内囊前肢及右侧前放射冠,且上述脑区的大部分与行为指标间存在负相关关系,即这些脑区白质FA值越低,阈值越高。结果提示,这些脑区的FA值下降可能和老年人阈值升高有关。进一步的分析发现,上述FA的组间差异可能主要源于径向扩散系数(axial diffusivity,AD)的变化。老年组包括胼胝体在内的多个区域的AD显著低于年轻组,且相关分析发现它们和阈值存在正相关关系。
在微观结构上,本研究还发现了反向趋势的组间差异,如老年组小脑中脚等区域的FA值显著高于年轻组而AD值显著低于年轻组,且行为指标间和这些区域的FA值存在正相关关系、和AD值存在负相关关系,即这些脑区白质FA值越高、AD值越低,阈值越高。结果提示,这些脑区的FA值升高可能也和老年人阈值升高有关。这结果也提示,脑白质微结构的老化非常复杂,和行为变化间的关系也非常复杂,需要更多的实验研究。
本研究结果提示,GMP老化和老年人广泛范围内白质体积萎缩和微观结果的变化有关。
GMP测试的行为结果发现,健康老年组在各个决策水平和噪声水平的条件下,运动一致性阈值均显著高于年轻组,证明老年人的GMP能力确实低于年轻人,确实存在GMP的老化现象。
形态结构的研究结果表明:即使控制了颅内总体积(total intracranial volume,TIV)和性别,老年组多个脑区的白质体积显著小于年轻组,这些脑区包括双侧顶下缘角回、双侧楔前叶、左侧内侧额上回、右侧脑岛、右侧辅助运动区、右侧顶上回、右侧中央后回、右侧眶额回内侧、右侧颞上回、双侧额中回、右侧枕中回,提示老年人的脑白质体积存在广泛的老化。进一步的相关分析表明,左侧眶额回内侧、左侧额中回、左侧内侧额上回、双侧顶下缘角回的白质体积与运动一致性阈值间存在负相关关系,这些脑区的白质体积越小个体的阈值越高,即整体运动敏感性越低。结果提示,老年人这些脑区的白质体积的萎缩可能是其GMP减弱的神经机制之一。
微观结构的研究结果表明:老年组脑白质各向异性分数(fractional anisotropy,FA)值在以下脑区显著低于年轻组:左侧矢状层(包括下纵束和下额枕束)、双侧上纵束、右侧丘脑后辐射(包括视辐射)、右侧后放射冠、胼胝体压部、右侧上放射冠、右侧内囊后肢、右侧内囊前肢及右侧前放射冠,且上述脑区的大部分与行为指标间存在负相关关系,即这些脑区白质FA值越低,阈值越高。结果提示,这些脑区的FA值下降可能和老年人阈值升高有关。进一步的分析发现,上述FA的组间差异可能主要源于径向扩散系数(axial diffusivity,AD)的变化。老年组包括胼胝体在内的多个区域的AD显著低于年轻组,且相关分析发现它们和阈值存在正相关关系。
在微观结构上,本研究还发现了反向趋势的组间差异,如老年组小脑中脚等区域的FA值显著高于年轻组而AD值显著低于年轻组,且行为指标间和这些区域的FA值存在正相关关系、和AD值存在负相关关系,即这些脑区白质FA值越高、AD值越低,阈值越高。结果提示,这些脑区的FA值升高可能也和老年人阈值升高有关。这结果也提示,脑白质微结构的老化非常复杂,和行为变化间的关系也非常复杂,需要更多的实验研究。
本研究结果提示,GMP老化和老年人广泛范围内白质体积萎缩和微观结果的变化有关。