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*音频较长，开头部分已经介绍了研究的主要内容，后面为研究细节介绍，可酌情收听。
近日，一项由新加坡国立大学杨潞龄医学院、杜克-新加坡国立大学医学院等多机构研究团队联合开展的研究首次明确，基于脑机接口（BCI）的认知训练可通过重塑脑功能网络组织，增强认知正常老年人的脑功能分离与专业化水平，使其脑网络模块结构更接近年轻成年人，为理解脑机接口干预促进健康衰老的神经机制提供了关键证据。
老龄化催生认知维护需求，脑机接口训练成潜在方案
当前，人口老龄化已成为全球显著的社会趋势。研究表明，即使无神经退行性疾病，正常衰老也会导致老年人认知能力下降，包括处理速度、记忆、语言、视空间功能及执行功能受损，进而影响日常生活质量与独立能力。为此，科研人员长期探索非药物干预手段以维持老年人认知活力，基于脑电图（EEG）的神经反馈系统便是其中的重要方向——这类系统通过实时调节神经活动，已在健康老年人认知改善中展现出潜力。
此前，研究团队曾开发一款个性化脑机接口神经反馈系统“BRAINMEM”，可通过“购物清单”、“卡片匹配”等认知训练游戏，帮助老年人提升注意力与工作记忆，且在大规模行为试验中观察到男性参与者在延迟记忆、语言能力上的显著提升。但彼时这一训练如何影响脑网络组织、其背后的神经机制仍未明确。
随机对照试验揭秘：8周脑机接口训练重塑脑网络
为解答上述问题，研究团队开展了一项单中心随机对照试验，共纳入227名60-80岁的认知正常老年人（临床痴呆评定量表CDR 0-0.5、简易精神状态检查表MMSE≥24、老年抑郁量表GDS≤4，无神经精神疾病史及相关用药史），将其随机分为干预组（INT） 与等待组（WL） 。
其中，干预组接受为期8周的脑机接口认知训练：每周3次，每次40分钟，参与者佩戴含干电极的脑机接口头带，先通过斯特鲁普认知实验任务（Color Stroop Task）完成个性化EEG图谱校准，再通过游戏化任务（如记忆购物清单、快速匹配卡片）训练注意力与记忆——训练中，参与者需主动调节注意力，以让游戏元素（如清单物品、卡片）呈现更清晰或反应更快。等待组则维持日常作息，不接受任何干预。
针对两个时间点的144个脑区感兴趣区域（ROIs），均构建了功能连接（FC）矩阵 @Age and Ageing
为追踪脑网络变化，研究团队对部分参与者（最终经质量控制后，干预组22人、等待组24人）在训练前后分别进行静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）扫描，并结合图论分析技术，量化脑功能网络的拓扑特征（如节点参与系数、系统分离度）；同时通过重复神经心理状态评定量表（RBANS）、里弗米德行为记忆测验（RBMT-II）评估认知表现。
核心发现：脑网络积极重塑，关联认知改善
尽管在神经影像亚组中，干预组未表现出RBANS总分、RBMT-II总分及各认知域（如注意力、延迟记忆）的显著行为提升，但rs-fMRI分析揭示了一系列关键脑网络变化：
1. 脑功能分离与专业化增强
干预组训练后，节点参与系数显著降低（尤其在执行控制网络ECN和皮层下网络）——这一系数衡量脑区与不同脑网络模块的连接多样性，系数降低意味着脑区连接更集中于自身所属模块，功能性更专一；同时，全脑系统分离度显著提高，即脑内不同功能系统（如记忆系统、注意力系统）的内部连接更强、系统间连接更弱，分工更明确、干扰更少，符合高效认知加工的脑网络特征。
2. 脑模块结构趋近年轻化
通过“调整兰德指数”量化脑网络模块与年轻成人脑区划分模板的相似度，发现干预组训练后该指数显著升高，说明其脑功能网络的模块化组织更接近健康年轻人，而等待组未出现这一变化。进一步分析显示，干预组的执行控制网络、默认模式网络（支持自传体记忆等内部思维）的模块内整合度提升，这两个核心网络的功能协调对认知韧性至关重要。
3. 脑网络变化关联认知提升
研究还发现，皮层下区域（如丘脑、杏仁核）节点参与系数的降低，与参与者语言能力（RBANS语言域评分）的改善显著相关；而调整兰德指数的升高，则与日常记忆功能（RBMT-II总分）的提升显著相关——这表明脑机接口训练诱导的脑网络重塑，并非单纯的“生理变化”，而是与实际认知功能改善存在关联。
基于脑机接口（BCI）的健康老年人中的INT与支持行为改善的脑网络重组相关 @Age and Ageing
此外，在包含轻度认知主诉者（CDR=0.5）的验证数据集中，上述脑网络变化趋势一致，提示该干预效果或可延伸至存在轻微认知困难的老年人。
综上，该研究首次从脑网络拓扑层面，揭示了脑机接口认知训练对认知正常老年人的神经调控作用——即使行为改善不显著，脑网络已发生“抗衰老”重塑，为理解脑机接口干预的有效性提供了机制支撑。研究团队指出，此前大规模行为试验中男性在延迟记忆、语言上的显著提升，提示脑机接口训练或存在性别差异，未来需继续研究探索这一现象背后的脑结构、激素或社会人口因素影响。
研究局限性包括神经影像亚组样本量较小，可能影响行为结果的统计效力；8周干预时长较短，缺乏长期随访数据验证脑网络变化的持续性。未来研究需进一步扩大样本量、延长干预与随访周期，验证脑机接口训练对脑功能保护的长期效果，并深入探索性别差异机制，为个性化健康衰老干预方案的开发提供更充分的证据。
声明：
1.本文主要基于9月12日发表于《Age and Ageing》期刊的《Brain-computer-interface-based intervention increases brain functional segregation in cognitively normal older adults》一文。图片来自论文及网络，首图与播客由AI生成。本文仅用作学术分享，如有侵权请告知删除。
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