近日，電子科技大學生命科學與技術學院堯德中教授團隊與多倫多大學Claude Alain教授團隊合作在JCR一區雜誌《Annals of the New York Academy of Sciences》發表題為“Music training modulates theta brain oscillations associated with response suppression”的研究論文，並被選為封面文章。電子科技大學神經信息教育部重點實驗室為第一作者單位，盧競副教授為第一作者。
認知衰老可以延緩嗎？有沒有簡單易行的保持健康並延緩認知衰老的方法？近年來的眾多研究表明，合理飲食、體育活動、雙語學習、正念訓練、遊戲化益智訓練、演奏樂器或參加合唱團等均可以幫助老年人保持身體和認知健康，但這些方法有效性背後的腦機制都有待進一步明確。本研究針對音樂訓練對認知老化的干預效果展開研究，發現老年人參與音樂訓練可通過調節前額葉腦區的theta節律振蕩來改善其抑制控制這一重要的認知能力。同時，研究還發現想要通過音樂訓練延緩認知老化可不能半途而返，只有持續的訓練（即定期“劑量”），才可能維持音樂訓練的益處。
本研究招募了一批健康的老年受試者，分為音樂組、繪畫組和對照組，音樂組和繪畫組分別由專業的音樂或美術教師進行為期3個月的集中教學課程訓練，而對照組則不開展訓練。各組在訓練前後，利用腦電設備和經典的GoNoGo認知範式採集相關數據。
研究發現，在開展訓練之前，與Go試次相比，NoGo試次在大腦前額葉區域產生的theta和beta節律能量更為顯著，尤其是theta節律，這反映了執行控制參與的腦機制（圖1）。進一步分析Go和NoGo試次之間的節律能量，發現3個月的音樂訓練可顯著減少Go和NoGo試次間theta節律能量的差異，而繪畫組和對照組無顯著差異（圖2）。上述結果表明了前額葉腦區的theta節律振蕩可能代表了對“意外信號”的編碼（更強的theta振蕩代表更易出錯的反應抑制），而音樂訓練後theta振蕩減弱反映出音樂訓練減少了易出錯反應抑制的發生（即“驚訝”的減少）。theta節律振蕩是一個潛在的指標，表明短期音樂訓練可能不同於其他訓練機制，可提升老年人的衝突檢測和抑制控制能力。
圖1 訓練前所有受試者前額葉腦區的腦電時頻表徵
圖2（A）Go和NoGo試次theta節律能量差異在訓練前後的各組情況；（B）Go和NoGo試次beta節律能量差異在訓練前後的各組情況
為測試音樂訓練效應到底能維持多久，在集中訓練後的3個月（期間未開展訓練）對同一批受試者開展了相同的測試，結果發現，音樂訓練結束後3個月，在完成GoNoGo任務時，音樂組受試者NoGo和Go試次的差異在theta節律振蕩上的表現有所反彈（圖3），表明之前音樂訓練對抑制控制能力改善的效果有所減弱，說明老年人需要持續訓練（即定期“劑量”），才可能得以保持音樂訓練帶來的益處。
圖3 Go和NoGo試次theta節律能量在訓練前（pre）、訓練後（post）和訓練後3個月（follow-up）中的表現
本研究進一步從腦網絡的視角，利用鎖相值（Phase-locking value）開展了注意腦網絡分析，揭示了上述theta節律變化是由於前額葉和感知覺區域之間連接的變化導致，這表明音樂訓練可通過調節老年人的前額葉與視聽覺等感知覺區域來改善老年人的執行控制功能（圖4）。
圖4 音樂組基於PLV的注意網絡功能連接。（A）訓練前測注意腦網絡；（B）訓練後測注意腦網絡；（C）訓練前測與後測注意腦網絡間的差異；（D）訓練後3個月注意腦網絡
本研究為音樂訓練延緩認知老化提供了一些腦機制證據，有望為認知老化甚至阿爾茲海默症的早期干預提供新的策略。
本文轉載自【電子科技大學】官方網站
