“超高龄者”的秘密:为何有些人在晚年仍保持敏锐头脑

Pictured are three elderly people walking arm in arm in front of posters of footballers.
Some elderly people retain good memories and cognitive function. But why?Image: Philippe Leone/Unsplash
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  • 哈佛大学的研究人员正在调查“超高龄者”——这些年长者的头脑敏锐,避开了典型的与年龄相关的衰退。

  • 他们发现,“超高龄者”大脑的视觉皮层保持着年轻的活动模式。

  • 神经学助理教授亚历山德拉·图鲁图格卢在此解释他们的发现。

来自哈佛医学院和麻省总医院的研究人员正在追寻年长的“超高龄者”的踪迹——他们敏锐的记忆避开了典型的与年龄相关的衰退——试图研究是否存在能够改善我们其他人前景的干预措施。神经学助理教授亚历山德拉·图鲁图格卢,麻省总医院额颞叶障碍科影像操作主任,她与同事们已就此主题开展了多项研究。2021年夏季,他们发表了研究结果,通过功能性磁共振成像实时观察视觉皮层,追踪到“超高龄者”表现的一个根源,即负责视觉处理的一个脑区。除图鲁图格卢外,该研究团队还包括额颞叶障碍科主任布拉德福德·迪克森、精神病学资深研究员丽莎·费尔德曼-巴雷特、精神病学讲师约瑟夫·安德雷亚诺,以及神经学讲师Yuta Katsumi。图鲁图格卢接受了《公报》的采访,谈及最新进展以及一项即将启动的新研究,该研究将测试神经刺激干预能否恢复经历与年龄相关衰退者的功能。本次访谈为求清晰和简洁进行了编辑。

问答:亚历山德拉·图鲁图格卢

《公报》:正常大脑随年龄增长会发生什么变化?这在日常生活中如何体现?

图鲁图格卢:随着年龄增长,我们的大脑会出现一定程度的萎缩。这尚未达到病理程度,但确实会影响我们的认知能力,包括记忆及其他认知任务的表现。随着年龄增长,脑区之间相互沟通的效率也会下降,这会影响我们完成认知任务的能力。

《公报》:谈到认知任务时,我们具体指的是哪些方面?

图鲁图格卢:记忆、注意力、执行功能。

《公报》:这里我们说的不是痴呆症、阿尔茨海默病,而是人们通常与年长者联系在一起的、可能有些健忘的情况,对吗?

图鲁图格卢:记忆问题是其中一部分。此外,年长者有时难以专注于某项任务:注意力、专注力、多任务处理,所有这些复杂的认知任务,随着年龄增长,我们往往会变得效率更低。

《公报》:那么,“超高龄者”有何不同?

图鲁图格卢:记忆衰退很常见,但并非不可避免;我们发现,“超高龄者”打破了这种与年龄相关的脑力衰退。他们不知何故设法避免了脑萎缩,避免了对记忆至关重要的脑区之间沟通的中断。而且,他们的记忆与年轻人一样强。

“我们非常感兴趣的一个问题是:即使你一开始并不具备由于遗传因素而带来的卓越记忆能力,你如何才能保持一直拥有的记忆和认知能力,从而避免典型的与年龄相关的衰退?”

《公报》:我们是否知道,这些“超高龄者”在身体方面是否也属于“超高龄”?我们听说有些人似乎能够避免生理衰退的其他方面以及衰老相关疾病。

图鲁图格卢:我们尚未对此进行测量,但这是一个有趣的问题。我们在一篇尚未发表的论文中有一些发现,表明“超高龄者”能够抵御其他一些通常影响认知的生理应激源。因此,虽然我们尚未提出这个问题,但有证据表明,更具韧性的大脑可能有助于他们抵御其他类型的应激。

《公报》:“超高龄者”有多常见?

图鲁图格卢:并不常见。我们认为这是一种罕见现象,但我认为我们目前还无法做出准确的估计。我们需要开展更大规模、多中心的流行病学研究,以便更精确地予以说明。

《公报》:您此前已开展过一些关于“超高龄者”的研究,这些研究为最近的工作奠定了基础。您能否向我们介绍这些研究及其发现?

图鲁图格卢:在我们的第一项研究中,我们使用了常规磁共振成像,将“超高龄者”与典型的年长者进行比较,以确定“超高龄者”的大脑特征。我们首先观察的是大脑结构,并使用结构性磁共振成像测量与记忆相关的脑区萎缩情况。我们提出的问题是:“超高龄者”是否能够抵抗与年龄相关的萎缩?我们发现,与同龄人相比,“超高龄者”的皮层更厚。这并非仅限于少数区域,而是遍布整个皮层,不仅包括传统的记忆相关脑区,还包括对记忆有贡献的其他功能相关脑区,例如注意力或执行功能。我们发现,在观察传统记忆脑区时,磁共振图像显示,“超高龄者”的海马体体积比典型年长者更大。当我们测量海马体的体积或皮层的厚度时,我们发现这可以预测“超高龄者”的记忆能力。厚度越大、体积越大,他们的记忆表现就越好。这就是我们的第一项研究。但大脑结构并非全部。我们知道,脑区并非孤立的岛屿,因此我们研究了大脑功能连接,以及对记忆重要的脑区之间如何相互沟通。我们提出的问题是:如果“超高龄者”能够抵抗与年龄相关的萎缩衰退,那么他们是否也能抵抗正常衰老过程中发生的脑区间沟通能力下降?

《公报》:那么,您发现了什么?

图鲁图格卢:我们发现,“超高龄者”的连接性明显高于典型的年长者。并且我们发现,就功能连接而言,他们在统计学上与年轻人没有显著差异。因此,他们的连接效率更高,从而带来更高效的信息处理。

《公报》:那么,这就引出了最近的研究——您使用功能性磁共振成像实时观察他们的情况,对吗?

图鲁图格卢:在当前的研究中,我们让参与者进入扫描仪,并密切关注视觉皮层。

《公报》:为什么关注视觉皮层?

图鲁图格卢:根据记忆学领域的文献,我们知道视觉皮层参与了一种非常重要的记忆机制。它包含一群专门负责处理不同类别图像的神经元——一组神经元会对人脸做出选择性激活,另一组则会对场景作出反应。因此,存在选择性。这种选择性功能使你在处理所见之物时更加高效。以这种选择性方式进行学习,有助于形成独特的记忆,之后更容易被提取。我们知道,这种选择性被称为神经元分化,并且我们知道,随着年龄增长,视觉皮层神经元的选择性功能会减弱。这意味着,原本主要对人脸作出反应的那群神经元,现在也会对其他刺激产生激活,因此你在形成我之前提到的独特模式时会遇到困难。

《公报》:所以,这些神经元群不再专门(或至少不再完全专门)负责这些特定功能,这会削弱您刚才所描述的这一过程——即独特的处理、独特的记忆和轻松的回忆——而一切都变得更加困难了,对吗?

图鲁图格卢:是的,包括选择性处理、独特记忆,以及随后更容易的提取。

《公报》:您观察了这一过程的发生,那么您看到了什么?

图鲁图格卢:我们发现,“超高龄者”大脑的视觉皮层保持着年轻的活动模式。他们拥有与年轻人相同的高水平分化,这使他们能够更高效地形成独特的表征,从而比典型的年长者记得更好。

《公报》:您是否认为您已经深入探究了这一问题的根源,还是说大脑的其他部分也可能参与其中,并且存在类似的过程?

图鲁图格卢:我们正在努力拼凑关于是什么使某些人成为“超高龄者”的拼图,但目前远未完成。我们最近获得了资助,以进一步探究“超高龄者”的相关问题,深入研究使某人成为“超高龄者”的神经因果机制。

《公报》:我们是否知道这是由基因、环境,还是两者的某种组合所决定的?

图鲁图格卢:几乎可以肯定是两者的结合。我们非常感兴趣的一个问题是:即使你一开始并不具备由于遗传因素而带来的卓越记忆能力,你如何才能保持一直拥有的记忆和认知能力,从而避免典型的与年龄相关的衰退?

《公报》:随着您对这一问题的理解不断加深,这是否可能带来干预措施?您目前正在开展一项研究,还是正在考虑开展一项研究?

图鲁图格卢:我们目前正在开展一项研究。从“超高龄者”的研究工作中,我们知道,有一个特定的脑区并不专门负责记忆,但它通过在具有挑战性的任务中维持努力而以重要方式为记忆作出贡献:即前扣带回中部皮层。该研究是一项临床试验,使用能够诱导神经可塑性的无创脑刺激。我们希望,诱导神经可塑性将改善该脑区的功能;通过增强该脑区的功能,我们期望看到认知能力的提升。我们以对典型年长者记忆具有重要作用的脑网络为目标,以观察我们能否真正提升他们的能力、缓解其记忆衰退,使他们成为“超高龄者”。

《公报》:请介绍一下本研究所涉及的大脑部位。

图鲁图格卢:我们的目标是关键的超高龄脑区,即前扣带回中部皮层。我们和其他研究者都发现,该脑区在所有“超高龄者”中都更厚。这一脑区很重要,因为它不仅仅是一个额外的记忆区域,它还整合来自大脑不同部位的信息。它对注意力、执行功能、动机,以及所有有助于在事情变得困难时坚持下去的过程都很重要。我们曾开展另一项研究,将该脑区描述为“坚韧的大脑”。因此,通过刺激该脑区,我们希望提升所有有助于卓越记忆的因素。我们将在刺激前后分别进行功能性磁共振成像,因为我们想要观察它是否确实能够增强大脑的这些“坚韧”功能。

《公报》:您的家人中有“超高龄者”吗?

图鲁图格卢:我还没有对他们进行过测试。我希望能够测试。这是一个相对较新的研究方向,也是一种罕见现象,但我认为“超高龄者”一直都存在。古希腊剧作家索福克勒斯甚至注意到了这一点,并在他的一部戏剧中写下了这样一句台词:“如果我老了呢?我的力量还未老去。”

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