越野訓(xùn)練對老年視覺工作記憶影響ERP探究

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研究目的

前期研究證實：衰老導(dǎo)致視覺工作記憶（VisualWorkingMemory，VWM）能力的退行性變化：涉及在視覺空間中定位靶線索的能力，以及在多個目標(biāo)刺激下進行視覺搜索及信息加工的效率。而定向越野訓(xùn)練可以有效延緩與年齡相關(guān)的VWM減退，主要基于兩個方面的訓(xùn)練：①有氧無氧相結(jié)合的混合供能方式訓(xùn)練；②時空壓力下對信息的高效認(rèn)知加工能力訓(xùn)練。通過定向越野訓(xùn)練，個體不僅需要高速奔跑，同時也要面臨時空壓力下的一系列VWM認(rèn)知任務(wù)：地圖信息辨別、視覺搜索、注意轉(zhuǎn)換、方向辨別等。前期系列研究已經(jīng)較為一致地證實了，長時間有氧運動和一次性急性有氧訓(xùn)練，都能改善VWM能力：包括記憶、注意、視覺搜索、信息處理等多個領(lǐng)域（Etnier，2016；DuRietz，2019）。即使是一次性急性有氧訓(xùn)練，也可以即時提高個體的VWM表現(xiàn)。此外，在控制運動強度的前提下，還適用于老年群體（Hogan，2015）。在無氧訓(xùn)練干預(yù)方面，Alves等人通過選擇性注意測試（Stroop實驗）和數(shù)字廣度實驗，實證了急性高強度間歇練習(xí)能顯著改善VWM中的選擇性注意（SelectiveAttention）和其他執(zhí)行功能。在運動后被試完成選擇性注意任務(wù)的反應(yīng)時間明顯縮短（AlvesCR，etal，2014）?；谝陨锨捌谘芯?，本研究預(yù)期：定向越野訓(xùn)練能有效改善與年齡相關(guān)的VWM能力的衰退。并嘗試探討這種改善的生理學(xué)依據(jù)：研究采用線索回溯（retro-cue）范式和ERP技術(shù)，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。通過行為數(shù)據(jù)和腦電數(shù)據(jù)差異性水平，探究定向越野專項訓(xùn)練對中老年群體VWM的可塑性影響。

研究方法

1．研究對象：被試分為定向越野老年精英組和老年普通組，每組19人，共計38人（M=61.7，SD=0.4）。其中老齡定向精英組平均從事定向越野訓(xùn)練年限6年以上，普通組為同年齡段普通老年。所有被試均為右利手，無精神病史，視聽能力正常。所有被試均簽署知情同意書。并在實驗結(jié)束后獲得一定報酬，本研究通過西南大學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)。2．實驗設(shè)計：采用E-prime2.0軟件編制實驗程序，使用液晶電腦呈現(xiàn)，屏幕分辨率為1024×768，屏幕刷新率為90Hz。被試頭戴腦電帽，雙眼與電腦顯示器的屏幕中心保持水平，眼睛距離顯示器70cm，執(zhí)行線索回溯任務(wù)，以定向越野專門符號做為實驗材料，實驗分為VWM低負(fù)荷和VWM高負(fù)荷兩組。實驗流程：在每個試次（trial）中，首先呈現(xiàn)指導(dǎo)語，呈現(xiàn)時間直至被試閱讀完畢后按鍵。然后屏幕中央出現(xiàn)注視點“+”持續(xù)400ms，接著呈現(xiàn)實驗材料1200ms（VWM高負(fù)荷組線索刺激數(shù)量為6，VWM低負(fù)荷組線索刺激數(shù)量為2），接下來是800ms的間隔，之后會出現(xiàn)一個單個的探測符號，被試需要按鍵判斷這個單個VWM符號的圖形和位置是否與剛才的完全匹配（主任務(wù)）。3．?dāng)?shù)據(jù)采集與分析：實驗設(shè)備采用博?？礜euracle公司生產(chǎn)的32導(dǎo)濕電極腦電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并在屏蔽電磁干擾的房間中采集相關(guān)誘發(fā)電位。后期預(yù)處理剔除了9名偽跡過多的被試，最終14名老年定向精英（老年定向精英組）與15名普通老年（老年普通組）進入最終分析。

研究結(jié)果

①行為結(jié)果統(tǒng)計顯示：老年精英組在執(zhí)行VWM任務(wù)時，正確率顯著高于老年普通組，同時反應(yīng)時顯著低于普通老年組。尤其在執(zhí)行高負(fù)荷VWM任務(wù)時，兩組差異極為顯著。②ERP結(jié)果顯示：在執(zhí)行高負(fù)荷VWM任務(wù)時，老年精英組與老年普通組在O1（左側(cè)枕葉）和O2（右側(cè)枕葉）、PO4（右側(cè)枕葉）、F8（右側(cè)額葉）、FC6（右側(cè)額葉）的電位幅度差異極為顯著。在執(zhí)行低負(fù)荷VWM任務(wù)時，老年精英組與老年普通組在O1（左側(cè)枕葉）、PO3（左側(cè)枕葉）、O2（右側(cè)枕葉）、PO4（右側(cè)枕葉）的電位幅度差異顯著。研究結(jié)論：①定向越野訓(xùn)練對于中老年群體視覺工作記憶具有顯著的改善，尤其體現(xiàn)在高負(fù)荷的認(rèn)知任務(wù)中；②定向越野訓(xùn)練對老年人大腦皮層的影響主要體現(xiàn)在枕葉（視覺功能皮層）和右側(cè)額葉與前額葉（注意、記憶等影響視覺工作記憶的其他皮層）。③定向越野訓(xùn)練減緩了前額葉因衰老引起的退行性變化，使得老年運動精英組被試在VWM任務(wù)時表現(xiàn)優(yōu)于普通老年組，這與以往的研究結(jié)論相同。④枕葉區(qū)域的差異表明，普通老齡組比老年精英組動用了更多的認(rèn)知資源來進行視覺信息處理加工。

作者:何垣鋒 朱琪琪 李碩 郭立亞 朱瑜 單位:西南大學(xué)