Science子刊封面研究：音乐训练让大脑更年轻
Science子刊封面研究：音乐训练让大脑更年轻
音乐训练不仅能陶冶情操，还能延缓大脑衰老。中国科学院心理研究所杜忆团队在《科学进展》发表封面文章，揭示了长期音乐训练如何保护老年人的大脑功能，特别是在噪声中识别语音的能力。
2023年4月26日，中国科学院心理研究所杜忆在Science Advances在线发表了题为“Successful aging of musicians: Preservation of sensorimotor regions aids audiovisual speech-in-noise perception”的研究论文，该研究通过比较老年音乐家、老年非音乐家和年轻非音乐家识别噪声掩盖的视听音节的fMRI反应，测试了这种益处是来自功能保存还是功能补偿。老年音乐家表现优于老年非音乐家，并与年轻的非音乐家表现相当。
老年音乐家与老年非音乐家脑部活动比较（图源自Science Advances ）
研究发现老年音乐家在感觉运动区域保留了与年轻非音乐家相似的语言表征的神经特异性，而老年非音乐家则表现出退化的神经表征。在同一区域，老年音乐家比老年非音乐家表现出更高的神经排列，这与他们的训练强度有关。在老年非音乐家中，神经排列的程度预示着更好的表现。此外，老年音乐家在额顶叶、语言运动和视觉运动区域表现出更大的激活，在角形脑回中表现出更大的失活，这预示着在感觉运动区域有更高的神经排列。总之，该研究揭示了长期音乐训练经验通过同时促进功能保持和功能代偿机制对抗脑认知老化的负面影响，保护老年人的噪音下言语加工。并提供了实验证据支持了音乐训练可以使老年人的大脑更敏锐、更专注和更年轻，这对于促进人口健康老龄化提供了重要且可行的策略。
Science Advances封面图描绘了一位年迈的音乐家演奏着大提琴在年龄的河流上逆流而上，音乐训练使老年人比同龄人的大脑更年轻（图源自Science Advances ）
该研究通过功能性磁共振成像(fMRI)测试了三种关于终身音乐体验如何减轻与年龄相关的噪音中言语感知缺陷的假设：(i)音乐表现出与年轻人相似的保留语音表征模式，(ii)音乐招募额外的感觉和额叶言语运动区域作为补偿，以及(iii)音乐在更大程度上使DMN区域失活作为补偿。25名OM、25名ONM和24名YNM(在三种信噪比(SNRs)下识别噪声中的音节。研究结果显示，ONM的表现比YNM差，但OM的表现比ONM好，与YNM一样好。该研究使用多变量模式分析(MVPA)和最近发展的神经排列测量，该测量由每个老年人和年轻人大脑平均水平之间的主体间空间模式相关性定义，以检查ONM的神经去分化和OM的青年样大脑活动模式。
结果显示，与YNM相比，ONM的双侧感觉运动区域的言语表征下降，但在OM的相同区域则保留了言语表征的神经特异性和高度的神经一致性。感觉运动区较高的神经排列显著预测了OM中更好的噪声语音表现。接下来，该研究进行了单变量分析，发现OM比ONM在额顶叶区域有更强的激活，在左角形脑回（AG，DMN区域一部分）有更大的失活。
AG的失活程度越高，ONM的行为表现越好，而额顶叶区域的激活程度越高，AG的失活程度越高，支持了OM感觉运动区域的青春样活动模式。因此，该研究结果提供了衰老和音乐可塑性背后的功能保存和补偿之间的紧密联系，并强调了在年轻人的双侧感觉运动区域中保存类似的活动模式是支持OM在噪音中感知语音的核心机制。
该封面论文的第一作者是中科院心理所博士生张磊，中科院心理所杜忆研究员为通讯作者。研究获得科技创新2030“脑科学与类脑研究”重大项目（2021ZD0201500），国家自然科学基金（31671172，31822024），中国科学院战略性先导科技专项（XDB32010300），中科院心理研究所科学基金（E2CX3625CX，E1CX4725CX）支持。
原文链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg7056
来源：iNature