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这篇综述通过范围性评估梳理了关于老年人（平均年龄≥60岁）语义与语音（phonology）处理神经基础的研究，指出其神经网络与年轻人大体相似，但也存在符合补偿性利用神经环路假说（CRUNCH）或去分化假说的细微差异。研究强调了未来开展激活与病灶互补性荟萃分析的重要性，以更精确描绘老年人语言网络，为理解认知老化和临床语言障碍（如失语症）的神经机制提供线索。
1. 引言
语言的神经基础已被广泛研究，但对于大脑中语言系统，特别是语义（处理概念信息）和语音（处理语言声音）功能的组织方式，仍存在分歧。现有的许多模型和荟萃分析主要基于神经功能完好的年轻成年人，对老年人语言网络的组织方式知之较少。然而，认知老化的理论表明，老年人的语言网络可能呈现不同的分布模式。这篇范围综述旨在专门探讨老年人语义与语音神经网络之间的相互作用，特别关注其重叠点，以填补这一空白，并为理解与年龄相关的认知变化及临床语言障碍（如脑卒中后失语症、原发性进行性失语症）提供基础。
1.1. 语义与语音处理模型概述
语义处理涉及多模态概念信息的使用、存储和提取，而语音处理则涉及语言声音的使用、存储、感知和分析。目前存在多个试图解释大脑中语义和语音空间组织的模型，但缺乏共识。其中颇具影响力的双通路模型（Hickok and Poeppel）提出，语音处理在双侧颞上叶进行频谱-时间分析和语音处理后，背侧通路将感觉或语音表征映射到左脑岛和额叶皮层（包括传统上由Brodmann区44和45构成的布洛卡区）的发音运动表征；而腹侧通路则将感觉或语音表征映射到左脑和双侧颞叶皮层的词汇概念表征。另一个由Friederici和Gierhan提出的语言网络模型与双通路模型大体一致，但将前部下额叶皮层（即BA 45、47，额叶岛盖）纳入腹侧通路，并强调了各通路内区域在句法处理中的作用，还明确了连接重要皮层区域的白质联合纤维束：弓状束和上纵束构成结构背侧通路，而钩束和下额枕束构成结构腹侧通路。
Hagoort的记忆、统一和控制（MUC）模型则采用了不同的组织结构。在该模型中，语音/音系属性最可能存储于中央至后部的颞上叶，而语义信息则可能分布在中、下颞回和角回。从这些语言构建块中创造新意义的生成过程（即统一）发生在BA 47和45（语义）以及BA 44和BA 6部分区域（语音）。此外，MUC模型强调语言通过左背外侧前额叶和前扣带皮层内选择适当目标（即控制）与联合行动和社会互动相关。
除了上述相对全面的语言模型，还存在几个有影响力的语义模型，以及相对较少的语音模型。这些模型之间的一个关键不一致之处在于下额叶回内细分区域，特别是该区域前部和后部分区的具体功能角色。例如，作为布洛卡区的一部分，下额叶回三角部（BA 45）在Hickok和Poeppel的背侧通路发音网络中被提出作用，并被Indefrey认为在音节化中起作用。然而，BA 45也作为语义（和句法）统一的部位出现在Hagoort的MUC模型中，其他几个模型则提出它涉及语义控制和选择过程，而非下游的语音或发音过程。尽管眶部更多涉及语义，岛盖部更多涉及语音过程，但对于这些分区的角色仍存在争议，三角部的作用尤其不明确。
另一个争论点是下顶叶与颞顶交界区的作用。模型之间对于下顶叶（包括角回和缘上回）是扮演感觉信息整合接口、词汇语义特征表征角色，还是作为主题关联中枢，缺乏清晰共识。在语义方面，核心分歧之一在于网络中是否存在一个枢纽区域以及哪个区域扮演此角色。一些模型支持前颞叶作为一般语义处理的非模态枢纽，而另一些模型则提出前颞叶专门服务于分类学关联，颞顶皮层作为主题关联的枢纽，还有模型认为不存在语义枢纽或存在多个信息汇聚区。
近期一项包含系列激活似然估计荟萃分析的研究直接探讨了语义和语音脑网络的可分离程度，详细描述了其在神经功能完好年轻人（即所有纳入原始研究文章中年龄<40岁）中的重叠和区别。该研究发现语音独特激活区广泛存在于左半球后部额叶、下顶叶和后部颞上叶，语义独特激活区则广泛存在于左半球前颞叶、内侧颞叶和下顶叶。高度相关的是，该研究还识别了语义和语音激活似然图之间的重叠，最显著的是在左背侧下额叶和后部下颞回。然而，通过额外对工作记忆和多需求网络的荟萃分析，作者揭示这些区域都在领域一般性认知控制中起作用，意味着语义和语音网络之间的唯一重叠是由于招募了与领域一般性认知功能共享的资源。
1.2. 老化对语言和大脑的影响
随着年龄增长，神经元逐渐丧失导致认知表现普遍下降，这也适用于语言，尽管语言的某些方面受影响更大。例如，尽管老年人表现出词汇语义的保存和丰富的词汇量，但他们的词汇提取（如图片命名）比年轻人慢。总体上，语言产生似乎比语言理解更受老化影响。研究表明，尽管左半球语言区域发生与年龄相关的萎缩，语言技能得以保存的程度受到非传统语言处理脑区（如右半球、双侧额叶区域）被招募程度的影响。这些发现得到了多个年龄相关脑重组模型的支持。
在Cabeza的一篇开创性综述中，报告了老年人和年轻人在与认知相关的功能性大脑活动方面最显著的差异是，老年人在前额叶皮层的偏侧化程度低于年轻人。这被称为老年人半球不对称性减少（HAROLD）模型，涵盖了情景记忆、语义记忆、工作记忆、感知和抑制控制等领域。Cabeza引用了关于为何发生这种去偏侧化的两种不同观点：补偿观点，推测双侧激活有助于抵消与年龄相关的神经认知衰退；以及去分化观点，推测老年人难以激活高度专门化、偏侧化的认知区域。
除了HAROLD，还有其他关于大脑年龄相关变化的模型。补偿性神经环路利用假说（CRUNCH）提出，与年龄相关的过度激活是补偿性的，源于老化的大脑通过招募超出年轻大脑完成相同任务所需的资源来适应自身的衰退。这个假说涵盖了感知、运动、记忆、语言和空间领域，过度激活的神经部位可以不同，包括年轻人激活区域的对侧同源区和双侧前额叶皮层。因此，CRUNCH与HAROLD模型兼容，并为支撑HAROLD的去偏侧化补偿观点提供了依据。
第三个解释老化大脑变化的理论被称为后部-前部老化移位（PASA）。该理论也与其他理论兼容，并与补偿观点一致。PASA源于一项研究，该研究表明老年人在视觉处理过程中枕叶活动减少的同时前额叶皮层活动增加，表明招募了更高阶的认知资源来完成该任务。此后，PASA模式在视觉感知、注意和工作记忆的额外研究中得到显示。
与之前支持老年人独特大脑活动补偿性解释的假说相反，一个竞争性的去分化解释认为，随着年龄增长更广泛的活动可能反映了难以充分参与选择性、专门化的网络；也就是说，老年人反而参与了额外的、选择性较低的网络，这可能损害功能。尽管最初认为去分化无助于或可能损害任务表现，这使得去分化观点与补偿观点直接冲突，但Dennis等人认为，老年人招募的选择性较低的网络实际上可能促进补偿，证据是表现出去分化神经模式的老年人与年轻人行为表现相似。实际上，其他人也描述过去分化模式如果与保持的任务表现相关，可能是补偿性的；两种观点之间的关键区别在于，去分化涉及招募更广泛、一般化的资源，而补偿通常指招募针对手头任务的特定区域。
将这些模型应用于研究与语言处理相关的年龄相关激活模式变化产生了不一致的结果。例如，许多研究报告了老年人在执行涉及语言技能的任务时比年轻人有更大的右半球活动，支持HAROLD模型。几项研究的结果也与CRUNCH提议兼容，因为有证据表明在任务需求响应中去偏侧化和相对聚焦的脑区招募。然而，Hoffman和Morcom的荟萃分析结果与去分化一致，引用表现下降与去偏侧化和更广泛的认知区域激活相关。与此同时，Nenert等人在专门检查参与者偏侧化指数的研究中没有发现支持一致HAROLD模式的证据。这些不一致的发现凸显了检查老年人语义和语音网络的必要性，特别是在偏侧化方面。
1.3. 本范围综述
鉴于年轻成年人中存在不同的语义和语音网络的集体证据，以及在领域一般性认知控制相关区域存在重叠，以及认知网络架构的年龄相关变化，我们假设在老年人中，与语义和语音任务相关的区域将分别局限于腹侧和背侧区域，并且老年人也将激活比Hodgson等人研究中更多的双侧区域。为了检验这一假设，我们进行了一项范围综述，其主要目的是探索老年人语义和语音脑网络的范围，次要目的是与年轻人语义和语音网络的证据进行比较。此外，与任何范围综述一样，我们也总结了所审查证据的性质，并评估了就该主题进行系统综述或荟萃分析的潜在价值。
基于上述目的，范围综述的结果将描述广泛涉及语义、语音或两个领域的大脑区域。我们还详细说明了涉及神经功能完好和临床样本的研究数量，这些研究支持每个大脑区域的作用。在描述了所纳入研究的性质（例如，样本群体、使用的方法）之后，我们将我们的结果与最近一项荟萃分析研究的结果进行比较，该研究探讨了类似的问题，但仅针对神经功能完好的年轻人。最后，我们描述了这项工作的未来方向，特别关注在老年人中进行类似荟萃分析的可能性。我们的结果可能为未来与常发生于老年人的获得性语言障碍的诊断和治疗相关的工 作，以及与语言相关的认知老化理论提供信息。
2. 材料与方法
本范围综述纳入了37项研究。这些研究发表于1999年至2022年之间，来自多个国家。采用了多种方法学，大多数研究使用基于病灶的方法（例如，基于体素的病灶-症状映射）或基于任务的功能性磁共振成像激活。其他方法学方法包括白质测量分析、灰质密度/体积分析和皮层厚度分析。
参与者人数从11人到1231人不等，但大多数研究参与者少于100人。由于年龄标准，各研究平均年龄相似，但范围在60至79岁之间。八项研究仅包括神经功能完好的参与者。其中六项同时包括老年和年轻成人样本，以直接比较两组。在18项涉及脑卒中后人群的研究中，15项特别包括了脑卒中后失语症参与者。五项研究包括了原发性进行性失语症或语义性痴呆参与者。其他研究包括了其他神经退行性诊断的参与者。
使用的行为任务类型差异很大，但观察到了一些趋势。最常见的任务类型，特别是对于功能性磁共振成像研究，是类别流畅性（例如，命名动物、水果、工具）和字母流畅性。同样常见的是使用定制的神经心理学测试组合，其中包括针对语义和语音的标准化评估子测试。几项研究使用了判断或匹配任务。两项研究涉及阅读任务，两项分析了命名或描述任务中的错误类型。还有三项研究使用了不太常见的任务。
成像结果以两种方式呈现。首先，创建了图形，提供了集体结果的视觉呈现，与人群和任务类型无关。这些图形是通过首先汇编每项研究中涉及语义、语音或两个领域的所有区域而创建的。研究根据原始研究文章中用于分析和报告结果的图谱进行分组。为每个图谱创建了一个掩模，包含将图谱区域与语义和/或语音关联的研究数量计数。然后，将每个图谱的总计数合并并投影到FreeSurfer膨胀模板脑表面并平滑以生成最终图形。因此，这些图形反映了从范围综述中所有研究中提取的大脑区域信息的 totality。
其次，成像结果以计数数据的形式呈现，反映了在神经功能完好与临床子样本中以及所有纳入研究中，感兴趣区域与语义、语音或两个领域关联的频率。在这种结果报告中，感兴趣区域通过两种方式确定。首先，在数据驱动的方法中，如果区域在约四分之一的范围综述纳入研究中与语义、语音或两个领域相关，则被归类为感兴趣区域。认识到此阈值是任意的，我们第二种假设驱动的感兴趣区域识别方法是纳入语言处理神经生物学模型中引为语义和语音过程关键的区域，无论它们在范围综述纳入研究中被指出的频率如何。假设驱动的感兴趣区域包括左上、中额回，下额回（全部三个部分），中央前回，颞横后部，颞上回，颞中回，缘上回，角回，以及四个左半球白质联合纤维束（即弓状束、下纵束、下额枕束和钩束）。接下来，每个感兴趣区域被分类为具有语义或语音专门化的潜力。如果一个区域在一个领域的研究数量是相反领域或两个领域研究数量的两倍以上，则该区域被认为可能专门用于该领域。
值得注意的是，如果一项研究内进行了多个分析或实验，我们将研究中的所有结果合并，以便在结果中，每项研究对于给定大脑区域只能出现一次。我们选择在汇总结果时这样做有两个原因：首先是为了简化结果，其次是因为许多符合范围综述纳入标准的研究来自相同的实验室，并包含重叠的参与者样本。合并一项研究内的所有结果防止了汇总结果的进一步潜在膨胀。
3. 结果
筛选和审查过程共产生37篇论文纳入范围综述。纳入文章的发表年份从1999年到2022年。摘要筛选的评分者间信度为90%。全文文章审查的评分者间信度为80%。
范围综述的主要结果如图所示，分别突出了语义和语音在老年人左、右半球的分布。首先，语义和语音都显示出明显的左半球偏侧化。事实上，左半球的13个皮层区域在10项或更多研究中被涉及语义、语音或两个领域。相比之下，右半球没有区域在至少10项研究中被指出，但右舌回和中央前回分别被显示与语义和语音相关。其次，可能具有语义与语音专门化区域的总体空间分布分别遵循了提议的腹侧/背侧通路，表明老年人的发现大体遵循双通路架构。
对成像结果更细致的总结包含在表中。在所有样本中，有几个区域与语义相关的频率高于语音。然而，一些感兴趣区域的跨领域计数高于单领域计数，或者单领域和跨领域计数相似。只有左弓状束在一个单领域（即语音）有计数，而没有研究将其与另一领域（即语义）或两个领域关联。其他语音计数高于语义计数且跨领域计数低的感兴趣区域——表明语音专门化潜力——包括左中央前回、颞横回、颞横后部和缘上回。语义计数高于语音计数且跨领域计数低的感兴趣区域（即具有最高语义专门化潜力的区域）包括颞下回、颞极、海马/海马旁回、梭状回和钩束。跨领域计数高和/或语义与语音计数相似的区域在老年人中专门用于任一领域的可能性较小；这些区域包括大多数前额叶感兴趣区域、脑岛、颞上回、颞中回、下额枕束和下纵束。
语义与语音相关的区域通常在神经功能完好与临床样本之间一致。然而，报告所纳入感兴趣区域发现的研究百分比通常临床样本高于健康样本，可能是由于大量样本来自涉及脑卒中后失语症参与者的病灶-症状映射研究。这些个体的脑损伤往往局限于左大脑中动脉供血区，从而将这些研究中的搜索空间限制在左 perisylvian 皮层，而非整个大脑。
范围综述中有六项研究直接比较了老年和年轻参与者。在这六项研究中，老年人对于一些目标任务在多种大脑区域表现出超过年轻人的正向激活是常见的。年轻人表现出超过老年人的正向激活的可能性较小，但在某些情况下确实发生。总体而言，这些比较研究的结果在语义和语音脑网络方面没有共识。这可能是由于行为任务、方法和分析的巨大差异所致。
4. 讨论
4.1. 老年人中可能具有语义专门化的感兴趣区域
大约四分之一的范围综述研究将左半球的几个区域与语义相关联，这些区域与语音关联的频率较低，并且在现有文献中也反复与语义相关（即颞极、颞下回、梭状回、海马/海马旁回
