大脑灰质体积与视觉情景记忆的年龄相关变化：来自Benson复合图形测试的见解

《Behavioural Brain Research》：Brain Gray Matter Volumes and Age-Related Changes in Visual Episodic Memory: Insights from the Benson Complex Figure Test

本研究通过分析伊朗脑成像数据库252名健康志愿者的数据，发现年龄增长与视觉时序记忆表现下降及80个脑区灰质体积减少显著相关。中介分析表明，左 medial orbitofrontal、右侧 putamen 和 accumbens 的灰质体积可能介导年龄相关的回忆能力下降。研究结果为开发针对老年人群的认知干预措施提供了理论依据。

　　

Maryam Bahri|Hassan Farrahi|Maede Bahri|Hami Mahdavinataj|Seyed Amir Hossein Batouli

伊朗德黑兰医科大学先进医学技术学院神经科学与成瘾研究系

摘要

情景记忆的视觉方面对于形成丰富的生活经历叙述至关重要，但随着年龄的增长，这种视觉能力会自然减弱。因此，确定与年龄相关的视觉情景记忆变化相关的大脑结构将有助于我们更深入地理解正常衰老如何在神经层面上影响记忆。本研究使用了来自伊朗脑成像数据库（IBID）的252名健康志愿者的数据。参与者的年龄在20至70岁之间。研究采用了Benson复合图形测试（BCFT），并使用3T MRI扫描仪进行了结构成像，得到了85个灰质区域的体积数据。此外，还进行了中介分析以探讨灰质体积在年龄与视觉情景记忆关系中的作用。相关分析显示，年龄的增长与80个灰质区域体积的减小以及Benson复合图形测试中复制、回忆和识别任务的得分下降有关。此外，视觉情景记忆在复制和回忆任务中的表现与3个和27个特定大脑区域的灰质体积呈正相关。中介分析表明，左侧内侧眶额叶、右侧壳核和右侧伏隔核区域的灰质体积在年龄相关的视觉情景记忆回忆差异中起中介作用。了解这些潜在的神经机制有助于开发针对老年人的诊断工具和认知干预措施，以维持或增强记忆功能，最终提高生活质量。这些发现为脑衰老、记忆和神经退行性风险的研究提供了宝贵的见解。

引言

人类的视觉情景记忆（VEM）是指回忆个人生活中的视觉体验和事件的能力，包括时间、地点和相关情绪等情境细节[38]。VEM是情景记忆的一个子集，涵盖了所有关于个人经历的意识记忆，使个体能够在心理上“回到过去”重新体验这些经历[59]。当个体回忆某个事件时，他们通常会生动地将其可视化，回忆起颜色、形状和空间排列等细节[38]。 与其他类型的记忆相比，情景记忆在一生中会持续变化[53]。例如，它在儿童时期增强[12]，而在成年期和老年期则减弱[41]。情景记忆对衰老非常敏感，是正常衰老过程中最早出现的认知变化之一[57]。有证据表明，与年轻人相比，老年人编码、存储和检索信息的能力有所下降[19]、[20]。 总体而言，正常衰老与认知功能的下降有关[47]，这可能是由于老年大脑发生的变化[8]。据报道，一些老年人的认知功能有轻微下降，而另一些老年人则出现严重下降[10]。因此，老年人的认知表现存在个体差异[9]。换句话说，不同老年人的认知能力下降速度各不相同[61]。 在老年人中观察到的这些个体差异表明，年龄与认知之间的关系中的某些因素导致了这些差异。MRI数据显示，许多大脑区域会随着年龄的增长而发生结构变化[11]、[18]、[28]、[29]、[39]。 衰老伴随着大脑结构的减少[15]、[30]；J. [36]、[60]，这会影响认知，特别是情景记忆[42]、[52]。灰质和白质体积的减少是由于树突、棘突、轴突和突触的减少，导致老年人整体大脑萎缩[49]。重要的是，这些结构变化在大脑中并不均匀分布[17]；灰质体积最大的损失发生在前额叶和颞叶区域[1]，这些区域在认知功能中起着关键作用。因此，大脑结构的变化是年龄与情景记忆表现之间的关键中介因素。 与年龄相关的认知下降与大脑结构的变化有关，尤其是在支持视觉情景记忆的区域。关键研究强调了内侧颞叶（包括海马体和内嗅皮层）、枕叶和舌回、眶额叶皮层、后扣带回皮层、下额叶皮层、前运动皮层、梭状回、后顶叶皮层、尾状核、壳核、岛叶、海马旁回、下颞叶皮层和前扣带回皮层的作用[21]、[33]、[35]、[42]。这些来自fMRI元分析、个别研究和综述的发现一致地将这些区域的灰质体积减少与健康老年人记忆编码和检索能力的下降联系起来。 鉴于上述情况，与年龄相关的脑结构变化可能是视觉情景记忆下降的原因。然而，此前没有研究明确测试过灰质体积是否介导了衰老与视觉情景记忆下降之间的关系，这留下了理解大脑退化如何导致记忆缺陷的空白。 解决这一空白至关重要。首先，将灰质体积确定为中介因素可以提供关于驱动认知衰老的神经生物学途径的机制性见解，从而超越简单的关联关系，走向更因果性的框架。其次，确定负责介导年龄相关变化的具体大脑结构可以完善认知衰老的模型，突出易受退化的关键神经基质。最后，从临床和干预的角度来看，了解这些神经中介因素为制定有针对性的策略提供了途径，例如神经保护疗法或定制的认知训练，以维持或增强脆弱区域的结构完整性，从而保护老年人的视觉情景记忆。值得注意的是，非药物干预措施（包括基于音乐的聆听、体育锻炼和认知训练）已被证明可以改善老年人的情景记忆表现[22]、[56]。这些干预措施可能通过神经可塑性机制起作用，例如增加记忆网络中的灰质体积或增强默认模式区域的功能连接性。 因此，本研究旨在通过明确测试灰质体积在衰老与视觉情景记忆下降之间的中介作用来填补这一重要空白。在本研究中，我们使用了Benson复合图形测试（BCFT）来测量视觉情景记忆。该测试用于评估老年人的视觉空间构建能力和视觉情景记忆，适用于健康个体和有认知障碍的个体，因为它对内侧颞叶和前额叶区域的年龄相关变化敏感[44]。通过这样做，我们旨在阐明认知衰老背后的脑-行为关系，并为开发有效的干预措施提供基础知识，以在整个衰老过程中维护认知健康。

参与者与程序

本研究使用了来自伊朗脑成像数据库（IBID）[7]的数据。IBID包括300名年龄在20至70岁之间的参与者。我们从IBID招募了252名参与者，并将他们分为五个不同的年龄组：早期成人组（20-30岁）有59名参与者，其中30名为女性；中期成人组（30-40岁）有62名参与者，其中31名为女性；晚期成人组（40-50岁）有55名参与者

描述性统计

如表2所示，所有参与者在Benson复合图形测试中的复制、回忆和识别任务的平均分和标准差（SD）分别为16.48（1.027）、13.98（2.616）和0.93（0.258）。按年龄组划分的结果详细信息见表2。 接下来，使用皮尔逊相关分析和独立t检验来检查教育年限和性别对变量的影响。T检验分析显示，男性和女性之间没有显著差异

讨论

本研究的目的是确定影响视觉情景记忆随年龄变化的大脑结构。首先，年龄与Benson复合图形测试表现之间的相关分析显示出了显著的负相关关系，表明随着年龄的增长，复制、回忆和识别图形的得分趋于下降。然后，皮尔逊相关分析显示年龄与80个大脑结构之间存在显著的负相关关系，表明

结论

总之，本研究表明，年龄与Benson复合图形测试中的视觉情景记忆表现以及80个大脑区域的灰质体积呈负相关。重要的是，左侧内侧眶额叶皮层、右侧壳核和右侧伏隔核的灰质体积在回忆方面介导了与年龄相关的下降。这些发现加深了对视觉情景记忆下降背后神经机制的理解，为潜在的治疗目标提供了依据

伦理声明

涉及人类的研究获得了国家医学研究发展研究所发布的伦理批准代码IR.NIMAD.REC.1396.319的批准，符合赫尔辛基宣言，并且所有参与者都签署了知情同意书。研究按照当地法律和机构要求进行。参与者提供了书面知情同意书以参与本研究。

资助

作者声明本研究的研究、作者身份和/或文章发表得到了财政支持。本研究得到了德黑兰医科大学的财政支持（资助编号：57991）。

作者贡献声明

Seyed Amir Hossein Batouli：撰写——审稿与编辑、监督、项目管理、方法学、数据管理。 Hami Mahdavinataj：软件、形式分析。 Maede Bahri：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、方法学、概念化。 Hassan Farrahi：撰写——审稿与编辑、监督、方法学、概念化。 Maryam Bahri：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、方法学、调查、形式分析、概念化。

利益冲突

作者声明本研究是在没有任何可能被视为潜在利益冲突的商业或财务关系的情况下进行的。

致谢

我们感谢Perplexity AI在稿件校对和完善方面提供的支持和贡献。