心理所研究揭示老年音乐家言语感知更强源于脑功能偏侧化年轻态

随着人口老龄化的加剧，认知老化已经成为一个严重的社会问题。老年人表现出多维度认知功能下降以及大脑结构和功能的显著改变。老年人半球不对称降低模型（HAROLD）和老化与认知脚手架模型（STAC）指出，人脑通过代偿机制应对年龄相关的功能减退。而长期音乐训练等终生因素被证实能改善脑结构和功能的衰退，并增强代偿效应。已有研究表明，老年人常常存在噪音下言语知觉困难，而长/短期音乐训练能显著提升老年人的噪音下言语识别能力。然而，目前尚无系统、全面的研究探讨有/无长期音乐训练经验老年人的脑网络功能退化、保持和代偿及其与噪音下言语知觉能力之间的关系。

为回答上述问题，中国科学院心理研究所杜忆研究组近期招募了老年音乐家、老年非音乐家和年轻非音乐家共70名，开展了一项静息态功能磁共振研究。结果发现，老年音乐家在噪音下具有更强的言语知觉能力，这可能得益于他们的脑网络功能偏侧化模式与年轻人更相似。

参与者首先完成噪音环境下的言语识别任务。结果显示，老年音乐家的行为成绩和年轻人相当，都要优于老年非音乐家，证实了音乐训练经验能够增强老年人在嘈杂环境下的言语知觉能力。

随后，研究人员利用静息态功能连接方法在脑网络水平定义了测量左右半球功能偏侧化的指标：半球内功能连接偏侧化和半球间异位功能连接偏侧化（图1）。结果显示，与青年非音乐家相比，老年非音乐家在伞盖网络和语言网络的功能偏侧化程度显著降低，而老年音乐家则较好地保持了青年非音乐家的功能偏侧化模式（图2）。功能偏侧化的神经齐性分析（图1C）显示，老年音乐家在多个网络中表现出比老年非音乐家更高的神经齐性，即更类似青年非音乐家的偏侧化模式，这表明音乐经验有助于老年人维持类似青年时期的脑功能偏侧化模式。

图 1 研究流程图。A. 脑功能偏侧化定义。LI_intra: 半球内功能连接偏侧化；LI_he: 半球间异位功能连接偏侧化。B. 基于脑网络的功能偏侧化定义。CAB-NP: Cole-Anticevic Brain-wide Network Partition. SMN：感知运动网络；CON：伞盖网络；DAN：背侧注意网络；LAN：语言网络；FPN：额顶控制网络；AUD：听觉网络；DMN：默认网络。C. 基于脑网络功能偏侧化的神经齐性定义。OM：老年音乐家；ONM：老年非音乐家；YNM：青年非音乐家。

图 2 三组被试的脑网络功能偏侧化。A. 半球内功能连接偏侧化LI_intra。B. 半球间异位功能连接偏侧化LI_he。CAB-NP: Cole-Anticevic Brain-wide Network Partition. SMN：感知运动网络；CON：伞盖网络；DAN：背侧注意网络；LAN：语言网络；AUD：听觉网络；DMN：默认网络；FPN：额顶控制网络。YNM：青年非音乐家；ONM：老年非音乐家；OM：老年音乐家。* FDR-corrected or Games-Howell-corrected P < 0.05. ★FDR-corrected P < 0.05, ★★FDR-corrected P < 0.01。

更重要的是，进一步的相关分析显示，在有/无长期音乐训练经验的老年人中，功能保持和功能代偿在噪音下言语识别中发挥不同的作用（图3）。老年非音乐家与青年非音乐家的大脑偏侧化模式越不相似，越左偏，任务表现越好，体现了更多的功能代偿；而老年音乐家与青年非音乐家的大脑偏侧化模式越相似，越右偏，任务表现越好，体现了更多的功能保持。

图3 老年人脑功能偏侧化及其神经齐性指数与噪音下言语识别任务的相关。A. 脑功能偏侧化与噪音下言语识别任务的相关。B. 脑功能偏侧化神经齐性指数与噪音下言语识别任务的相关。LI_intra：半球内功能连接偏侧化；LI_he：半球间异位功能连接偏侧化。SIN：噪声掩蔽下言语识别任务；SIS：语音掩蔽下言语识别任务。SMN：感知运动网络；DAN：背侧注意网络；DMN：默认网络；FPN：额顶控制网络。LAN：语言网络。ONM：老年非音乐家；OM：老年音乐家。

相关图中黄色代表老年非音乐家，蓝色代表老年音乐家。†uncorrected p<0.05。

该研究从脑网络功能偏侧化这一独特视角为认知老化与音乐训练经验引发的大脑功能代偿、功能保持以及脑可塑性机制提供了直接支持，为健康老龄化的相关理论提供了新见解，并为健康老龄化的主动应对和音乐治疗的应用提供科学依据和指导。

心理所博士后靳鑫虎为第一作者，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（31671172，31822024，32300881），中国科学院战略性先导科技专项（XDB32010300），中国科学院心理研究所科学基金（E1CX172005，E1CX4725CX）支持。文章已在线发表于Neuroscience Bulletin。

论文信息：

Jin, X.H., Zhang, L., Wu, G.W., Wang, X.Y., Du, Y*. Compensation or preservation? Different roles of functional lateralization in speech perception of older non-musicians and musicians. Neuroscience Bulletin (2024).doi: https://doi.org/10.1007/s12264-024-01234-x