步入老年后，各项认知能力会逐渐衰退，我们把这一过程称之为认知老化。认知老化的过程与速度因人而异，走向阿尔茨海默病（AD）等认知障碍疾病为结局的属于病理认知老化，也就是经历轻度认知障碍阶段，逐渐成为“老糊涂”，认知能力会加速丧失，就像脑海中有块橡皮擦一样将生命中既往的画面逐渐擦除，逐步转化为阿尔茨海默病。不过，我们同时也会注意到还有一些老年人，他们即使在高龄阶段仍然能保持良好的认知水平，这一群体被界定为成功认知老化（Successful cognitive aging）群体，也可以把他们戏称为“老顽童”（就像金庸先生笔下的周伯通），因为他们的认知水平甚至能保持得与年轻人相差无几。目前，成功认知老化群体得以保持良好认知状态的内在脑机制尚未厘清，其与病理认知老化相比脑机制的共同点和特异性尚属未知。
近日，《Science Bulletin》在线发表了题为“Successful or Pathological Cognitive Aging? Converging into A ‘Frontal Preservation, Temporal Impairment (FPTI)’ Hypothesis”的研究工作，该工作由北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室张占军教授领衔的北京老年脑健康计划（BABRI）团队完成。该研究基于BABRI社区临床队列，在大样本人群中划分出成功认知老化组（SCA）、轻度认知障碍组（Mild cognitive impairment, MCI，病理认知老化代表群体）和认知正常控制组（Cognitive normal control, CNC），从脑灰质形态、灰质共变网络和白质结构网络层面系统分析了成功与病理认知老化脑结构基础的异同，并提出了“额叶保持，颞叶损伤（Frontal Preservation, Temporal Impairment, FPTI）”假说用以解释认知老化的异质性。
研究发现，SCA组相较其他两组在左侧额中回（LMFG）表现为灰质体积的特异性保持，在以LMFG为种子点的灰质共变网络保持有更高的完整性和共变强度，且在额叶-基底神经节区域有更高的节点效率（图1 a,d）；而MCI组相较其他两组在左侧颞下回（LITG）表现为灰质体积的特异性下降、以LITG为种子点的灰质共变网络完整性降低、颞枕脑区白质网络节点效率广泛受损（图1 b,d）；另外，三组在右侧海马（RHC）灰质体积、白质网络中海马相关结构的节点效率上表现为两两差异显著（图1 c,d）。
图1. 灰质共变网络完整性、共变强度和白质结构网络节点效率的组间差异情况
研究者应用灰、白质网络叠加和解码分析以及空间相关分析进一步揭示了SCA和MCI两组的特异性脑结构基础，发现SCA组在以额中回为代表的额叶区域表现为灰、白质网络结构指标的共保持，解码结果显示其保持脑区涉及决策、奖赏、执行功能等认知过程（图2a）；MCI组在以梭状回、颞下回、颞上回为代表的颞叶区域表现为灰、白质网络结构指标的共损伤，解码结果显示其损伤脑区与痴呆关联最为密切，涉及自传体记忆、情景记忆等认知过程（图2b）。基于上述结果，研究者提出“额叶保持、颞叶损伤（FPTI）”假说（图2c），认为在整个认知老化异质性频谱中，额叶核心区域的结构保持是SCA群体区别于其他认知状态的关键，而颞叶核心区域的损伤则是病理认知老化群体认知损伤的基础。
图2. 成功与病理认知老化的“额叶保持、颞叶损伤（FPTI）”假说
该研究结果表明，SCA群体的脑结构基础不仅包括对海马等老化敏感结构的保持，更是特异性地体现在额叶关键结构的形态和网络连接模式优势，这与MCI患者等病理认知老化群体以颞叶为中心的脑结构衰退模式形成鲜明对比。该结果提示我们，认知老化作为一个强异质性频谱并非只有认知损伤的消极一面，通过对SCA内在机制的研究，我们会更加了解脑在老化过程中的储备、保持和适应过程，进而探寻在老年阶段维持良好认知状态的有益路径，推动整个社会积极老龄化、成功老龄化的实现。
另外，基于BABRI数据库的多维认知行为数据《BMC Geriatrics》，在70岁及以上老年群体中详细定义了成功、正常、病理认知老化三类人群并探讨了SCA的行为特征。研究发现，SCA组人群占比为11.43%（n=154），其行为特征体现在拥有更高的早期认知储备（受教育程度和职业水平），不同于MCI群体以晚年闲暇活动（脑力、体力、社交活动）减少为代表的行为特征；受教育程度、年龄、脑力活动和职业水平能够解释三分之一左右的认知老化异质性；且早期认知储备能够通过晚年闲暇活动进而影响老年期的认知状态。
本论文的第一作者为实验室2022届毕业生杨意如博士，现任山东大学助理研究员；通讯作者为实验室张占军教授和陈姚静副教授。实验室在读博士研究生桑峰、赵少琨，以及王君教授、李馨副教授等参与了本项研究。本研究得到科技创新2030-脑科学与类脑研究重大项目、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金国际（地区）合作与交流项目等项目的资助。
文章信息：
Yiru Yang, Yaojing Chen*, Feng Sang, Shaokun Zhao, Jun Wang, Xin Li, Chuansheng Chen, Kewei Chen, Zhanjun Zhang*, Successful or pathological cognitive aging? converging into a “frontal preservation, temporal impairment (FPTI)” hypothesis, Science Bulletin, 2022 (In Press).
https://doi.org/10.1016/j.scib.2022.11.004
Yiru Yang, Yaojing Chen, Caishui Yang, Kewei Chen, Xin Li, Zhanjun Zhang*, Contributions of early-life cognitive reserve and late-life leisure activity to successful and pathological cognitive aging. BMC Geriatrics, 2022, 22: 831.
https://doi.org/10.1186/s12877-022-03530-5
