越野训练对老年视觉工作记忆影响ERP探究

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研究目的

前期研究证实：衰老导致视觉工作记忆（VisualWorkingMemory，VWM）能力的退行性变化：涉及在视觉空间中定位靶线索的能力，以及在多个目标刺激下进行视觉搜索及信息加工的效率。而定向越野训练可以有效延缓与年龄相关的VWM减退，主要基于两个方面的训练：①有氧无氧相结合的混合供能方式训练；②时空压力下对信息的高效认知加工能力训练。通过定向越野训练，个体不仅需要高速奔跑，同时也要面临时空压力下的一系列VWM认知任务：地图信息辨别、视觉搜索、注意转换、方向辨别等。前期系列研究已经较为一致地证实了，长时间有氧运动和一次性急性有氧训练，都能改善VWM能力：包括记忆、注意、视觉搜索、信息处理等多个领域（Etnier，2016；DuRietz，2019）。即使是一次性急性有氧训练，也可以即时提高个体的VWM表现。此外，在控制运动强度的前提下，还适用于老年群体（Hogan，2015）。在无氧训练干预方面，Alves等人通过选择性注意测试（Stroop实验）和数字广度实验，实证了急性高强度间歇练习能显著改善VWM中的选择性注意（SelectiveAttention）和其他执行功能。在运动后被试完成选择性注意任务的反应时间明显缩短（AlvesCR，etal，2014）。基于以上前期研究，本研究预期：定向越野训练能有效改善与年龄相关的VWM能力的衰退。并尝试探讨这种改善的生理学依据：研究采用线索回溯（retro-cue）范式和ERP技术，采集分析14名老年定向越野精英和15名普通老年人的VWM能力。通过行为数据和脑电数据差异性水平，探究定向越野专项训练对中老年群体VWM的可塑性影响。

研究方法

1．研究对象：被试分为定向越野老年精英组和老年普通组，每组19人，共计38人（M=61.7，SD=0.4）。其中老龄定向精英组平均从事定向越野训练年限6年以上，普通组为同年龄段普通老年。所有被试均为右利手，无精神病史，视听能力正常。所有被试均签署知情同意书。并在实验结束后获得一定报酬，本研究通过西南大学伦理委员会批准。2．实验设计：采用E-prime2.0软件编制实验程序，使用液晶电脑呈现，屏幕分辨率为1024×768，屏幕刷新率为90Hz。被试头戴脑电帽，双眼与电脑显示器的屏幕中心保持水平，眼睛距离显示器70cm，执行线索回溯任务，以定向越野专门符号做为实验材料，实验分为VWM低负荷和VWM高负荷两组。实验流程：在每个试次（trial）中，首先呈现指导语，呈现时间直至被试阅读完毕后按键。然后屏幕中央出现注视点“+”持续400ms，接着呈现实验材料1200ms（VWM高负荷组线索刺激数量为6，VWM低负荷组线索刺激数量为2），接下来是800ms的间隔，之后会出现一个单个的探测符号，被试需要按键判断这个单个VWM符号的图形和位置是否与刚才的完全匹配（主任务）。3．数据采集与分析：实验设备采用博睿康Neuracle公司生产的32导湿电极脑电数据采集系统，并在屏蔽电磁干扰的房间中采集相关诱发电位。后期预处理剔除了9名伪迹过多的被试，最终14名老年定向精英（老年定向精英组）与15名普通老年（老年普通组）进入最终分析。

研究结果

①行为结果统计显示：老年精英组在执行VWM任务时，正确率显著高于老年普通组，同时反应时显著低于普通老年组。尤其在执行高负荷VWM任务时，两组差异极为显著。②ERP结果显示：在执行高负荷VWM任务时，老年精英组与老年普通组在O1（左侧枕叶）和O2（右侧枕叶）、PO4（右侧枕叶）、F8（右侧额叶）、FC6（右侧额叶）的电位幅度差异极为显著。在执行低负荷VWM任务时，老年精英组与老年普通组在O1（左侧枕叶）、PO3（左侧枕叶）、O2（右侧枕叶）、PO4（右侧枕叶）的电位幅度差异显著。研究结论：①定向越野训练对于中老年群体视觉工作记忆具有显著的改善，尤其体现在高负荷的认知任务中；②定向越野训练对老年人大脑皮层的影响主要体现在枕叶（视觉功能皮层）和右侧额叶与前额叶（注意、记忆等影响视觉工作记忆的其他皮层）。③定向越野训练减缓了前额叶因衰老引起的退行性变化，使得老年运动精英组被试在VWM任务时表现优于普通老年组，这与以往的研究结论相同。④枕叶区域的差异表明，普通老龄组比老年精英组动用了更多的认知资源来进行视觉信息处理加工。

作者:何垣锋 朱琪琪 李硕 郭立亚 朱瑜 单位:西南大学