《European Journal of Neuroscience》：Predictive Processing Over the Course of Aging: Multiple Timescales of Effective Connectivity
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本文通过脑电图（EEG）和动态因果模型（DCM），首次系统揭示了听觉预测处理（PP）在多个时间尺度（秒、分钟、序列）上的有效连接变化及其年龄相关差异。研究发现，原始偏差比反向偏差诱发更强的事件相关电位（ERP），且自上而下（top-down）连接增强，表明对预测的更强依赖；短时尺度上内在连接（intrinsic connectivity）增强反映快速神经适应，而长时尺度上连接减弱则体现持久学习效应。衰老伴随自上而下连接调制减弱，尤其影响长时程动态适应能力。这些结果深化了对大脑动态适应机制及其老化规律的理解。
引言
感知动态复杂的感官环境面临情境不确定性的挑战。预测处理（PP）理论提出，感知源于不同脑区间自上而下预测和自下而上预测误差的层级交互。先前研究多采用传统奇异球范式，而多时间尺度奇异球范式能更精细地探究时间动态。衰老显著影响听觉变化检测，表现为失匹配负波（MMN）波幅降低。动态因果模型（DCM）可推断有效连接，揭示预测编码的神经机制。
材料与方法
研究纳入63名18-75岁参与者，采用多时间尺度听觉奇异球范式，两种纯音交替作为标准音（p=0.875）和偏差音（p=0.125）。EEG数据经预处理后，分析事件相关电位（ERP）和有效连接。DCM建模涉及初级听觉皮层（A1）、颞上回（STG）和额下回（IFG）的双侧连接，考察偏差类型、三个时间尺度（区块半分、区块序数、序列序数）及年龄的调制效应。
结果
传感器空间分析
原始偏差比反向偏差诱发更强ERP，存在首因效应。短时尺度上，ERP波幅在区块后半增强；中时尺度上，晚期区块波幅降低；长时尺度上，后期序列波幅减弱。年龄增长与ERP波幅降低相关，且与偏差类型和长时尺度存在交互作用。
动态因果建模
原始偏差表现为自上而下连接增强（如STG→A1、IFG→STG）和自下而上连接减弱（如A1→STG），反映对预测的更强依赖。短时尺度上，内在连接普遍增强；中时尺度上，自上而下连接增强（如IFG→STG）；长时尺度上，内在连接减弱，自上而下连接从高级向低级层级转移。衰老与偏差类型调制的自上而下连接增强相关，但长时尺度调制减弱，尤其表现为高级层级连接衰减。
讨论
偏差类型效应
原始偏差的强ERP和自上而下连接优势支持首因效应，表明初始内部模型持久影响感知，符合预测处理框架。
时间尺度效应
短时尺度内在连接增强可能反映快速精度加权；中时尺度自上而下连接增强体现先验依赖加深；长时尺度连接模式转变提示学习效应向低级皮层迁移，符合反向层级理论。
衰老效应
年龄相关ERP波幅降低和长时适应减弱与自上而下连接调制减少一致，尤其影响慢速统计学习，可能与神经振荡改变（如α波减弱、θ波增强）及跨区域通信效率下降有关。
结论
研究揭示了预测处理在多时间尺度的动态连接机制，以及衰老对长时程适应的特异性影响，为理解大脑适应性及老化神经基础提供新证据。
