老年人整體運(yùn)動(dòng)敏感性降低的腦灰質(zhì)體積變化基礎(chǔ) *

金 花 朱子良 嚴(yán)世振 梁紫平 艾克旦 · 艾斯卡爾 尹建忠 姜云鵬 林 琳

(1 教育部人文 社會(huì)科學(xué)重點(diǎn)研究 基地天津師范大學(xué) 心理與行為研究院，天津 300387)(2 天津師范大學(xué)心理 學(xué)部，天津 300387) (3 學(xué)生 心理發(fā)展與學(xué)習(xí)天 津市高校社會(huì)科學(xué) 實(shí)驗(yàn)室，天津 300387)(4 天津市第一 中心醫(yī)院放射科，天津 300192)

1 問題提出

整體運(yùn)動(dòng)知覺（global motion preception, GMP）是指在一定的視覺場(chǎng)景中，個(gè)體將各個(gè)局部移動(dòng)元素的軌跡整合成一個(gè)更有全局性的大刺激，并從中獲取刺激運(yùn)動(dòng)速度和方向等信息（Cai, Chen,Zhou, Thompson, & Fang, 2014; Narasimhan & Giaschi,2012）。隨著年齡的增長(zhǎng)，健康成人的GMP 會(huì)逐漸衰退，即GMP 老化，表現(xiàn)為對(duì)整體運(yùn)動(dòng)的敏感性下降（Biehl, Andersen, Waiter, & Pilz, 2017; Billino &Pilz, 2019）。GMP 老化可導(dǎo)致老年人對(duì)動(dòng)態(tài)信息的知覺障礙，引發(fā)他們和周圍動(dòng)態(tài)環(huán)境的交互能力的下降。

目前，已有研究證明GMP 的老化獨(dú)立于視覺系統(tǒng)其他功能的老化。如Ball 和Sekuleryr（1986）的研究發(fā)現(xiàn)，老年被試的整體運(yùn)動(dòng)敏感性（global motion sensitivity, GMS）顯著低于年輕被試，但這兩組被試的視覺健康狀態(tài)相同。Willis 和Anderson（2000）發(fā)現(xiàn)，成人區(qū)分整體運(yùn)動(dòng)信息的能力隨年齡增長(zhǎng)而下降，但檢測(cè)靜止模式的能力不受年齡影響；且老年青光眼患者、年齡匹配對(duì)照間的GMS沒有顯著差異。

運(yùn)動(dòng)信息加工主要依賴于視覺背側(cè)通路。與觀看靜止刺激相比，觀看運(yùn)動(dòng)刺激會(huì)誘發(fā)從V1（visual area 1）、V2（visual area 2）、V3（visual area 3）區(qū)經(jīng)內(nèi)側(cè)顳葉V5/MT（visual area 5/ middle temporal gyrus）投射至頂葉的視覺背側(cè)通路中許多區(qū)域更強(qiáng)的激活。但V5/MT、V3 區(qū)與運(yùn)動(dòng)信息加工的相關(guān)性更高；而V1 和V2 區(qū)雖然也對(duì)運(yùn)動(dòng)刺激產(chǎn)生反應(yīng)，但它們主要應(yīng)對(duì)運(yùn)動(dòng)刺激中蘊(yùn)含的局部空間和時(shí)間結(jié)構(gòu)（Grill-Spector & Malach,2004）。Braddick 和Qian（2001）發(fā)現(xiàn)，被試觀看一致運(yùn)動(dòng)的隨機(jī)點(diǎn)時(shí)，V5 和V3a 區(qū)產(chǎn)生更強(qiáng)的激活，而觀看噪聲運(yùn)動(dòng)則引起V1 區(qū)更強(qiáng)的激活。然而，GMP 的老化是否與腦灰質(zhì)體積的退行性萎縮有關(guān)，負(fù)責(zé)GMP 的腦功能區(qū)灰質(zhì)結(jié)構(gòu)是否也存在類似的特異性老化，目前尚不清楚。但已有眾多關(guān)于腦灰質(zhì)結(jié)構(gòu)老化和認(rèn)知老化間關(guān)系的研究結(jié)果提示著上述特異性老化存在的可能性（Oschwald et al., 2019）。如Leong 等（2017）發(fā)現(xiàn)老年人海馬萎縮和腦室擴(kuò)張均與言語(yǔ)記憶和執(zhí)行功能的更大下降有關(guān)；Chang 等（2015）發(fā)現(xiàn)老年人V3 區(qū)域面積顯著小于年輕人，并且老年人V3 區(qū)域更小的面積與其在紋理辨別任務(wù)中更差的行為表現(xiàn)有關(guān)。

本研究擬應(yīng)用多體素模式分析（multi-voxel pattern analysis, MVPA）探討老年人GMS 下降與其腦灰質(zhì)體積變化的相關(guān)性。研究先采用心理物理法獲取被試的運(yùn)動(dòng)一致性閾值（即GMS 行為指標(biāo)，下文簡(jiǎn)稱“閾值”）；再通過基于體素的形態(tài)學(xué)分析（voxel-based morphometry, VBM）得到灰質(zhì)體積存在顯著年齡效應(yīng)的腦區(qū)；最后，以這些區(qū)域?yàn)榕d趣區(qū)（region of interest, ROI），分析兩組被試ROI 灰質(zhì)體積信號(hào)形成的空間模式對(duì)個(gè)體GMS 的預(yù)測(cè)性。

結(jié)合前人關(guān)于腦老化與認(rèn)知老化、GMP 神經(jīng)基礎(chǔ)的研究結(jié)果，本研究推測(cè)：（1）老年人閾值顯著高于年輕人；（2）老年人視覺背側(cè)通路特別是V5/MT區(qū)和V3 區(qū)的灰質(zhì)體積顯著小于年輕人，且這些區(qū)域的灰質(zhì)體積信號(hào)對(duì)GMS 有預(yù)測(cè)作用；（3）結(jié)合認(rèn)知與腦老化的“去分化”假設(shè)（Farràs-Permanyer et al., 2019; Seidler et al., 2010），老年人腦功能模塊化程度降低，其可能需要募集更多的神經(jīng)資源用于整體運(yùn)動(dòng)加工（Ward, Morison, Simmers, & Shahani,2018），因而老年人GMS 下降可能還與全腦范圍內(nèi)大量腦區(qū)灰質(zhì)體積的下降有關(guān)。

2 研究方法

2.1 被試

通過廣告招募到年輕組有效被試43 名（男19 名，21.85±2.01 歲）、老年組有效被試39 名（男13 名，65.20±3.84 歲），分別為天津某高校學(xué)生和天津本地居住老年人。被試入選標(biāo)準(zhǔn)：右利手，視力或矯正視力正常，無白內(nèi)障等眼部疾病，無任何神經(jīng)系統(tǒng)精神疾病癥狀及體征，無顱腦手術(shù)史或外傷史，無酒精濫用。老年組簡(jiǎn)易精神智能量表得分大于24 分；無MRI 檢查禁忌，且腦常規(guī)MRI 檢查未見因病所致的大腦結(jié)構(gòu)變化。所有被試均在實(shí)驗(yàn)前簽署知情同意書。研究獲得了天津師范大學(xué)倫理委員會(huì)和天津市第一中心醫(yī)院倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)。

2.2 程序

被試首先進(jìn)行GMP 行為測(cè)試（詳見2.3），并接受人口學(xué)等問卷調(diào)查，然后在確認(rèn)安全后進(jìn)行腦結(jié)構(gòu)像掃描。

2.3 GMP 行為數(shù)據(jù)獲取

通過經(jīng)典的隨機(jī)點(diǎn)陣范式獲取GMP 行為數(shù)據(jù)（金花, 劉婷, 尹德圣, 邵夢(mèng)靈, 朱子良, 2019）。測(cè)試程序使用基于Matlab 的PsychToolbox（http://psychtoolbox.org/）編制，刺激呈現(xiàn)屏的刷新率為60 Hz，分辨率為1920×1080 像素，背景為黑色（參見圖1）。點(diǎn)陣刺激為包含100 個(gè)白色圓點(diǎn)（密度為0.88 點(diǎn)/cm2，大小為2 像素）且直徑為12 cm 的白色圓形孔徑；其中一定比例的信號(hào)點(diǎn)一致地向左或右運(yùn)動(dòng)，其余為噪聲點(diǎn)，無規(guī)則地朝各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。點(diǎn)陣運(yùn)動(dòng)方向的順序隨機(jī)、概率均等。被試眼睛距屏幕60 cm，視角為5.71°。測(cè)試時(shí)先呈現(xiàn)注視點(diǎn)提醒被試實(shí)驗(yàn)開始，接著呈現(xiàn)點(diǎn)陣，之后呈現(xiàn)白色圓點(diǎn)（被試做出反應(yīng)后持續(xù)200 ms）。要求被試盡可能準(zhǔn)確地判斷點(diǎn)陣的運(yùn)動(dòng)方向并做出相應(yīng)的按鍵反應(yīng)。

圖1 整體運(yùn)動(dòng)知覺測(cè)試流程圖

鑒于以往研究發(fā)現(xiàn)點(diǎn)速度和正確率水平在年齡相關(guān)的GMS 變化中存在不確定性（Ward et al.,2018），本研究設(shè)計(jì)了10 個(gè)水平的點(diǎn)速度：1°/s、1.4°/s、1.8°/s、2.4°/s、3°/s、3.8°/s、4.8°/s、6°/s、7.5°/s 和9.5°/s。采用2 下1 上（70.71%正確率）和3 下1 上（79.37%正確率）兩種適應(yīng)性階梯來控制運(yùn)動(dòng)信號(hào)的一致性水平（Lu & Dosher, 1999）。每種條件下各完成8 次反轉(zhuǎn)，后6 次反轉(zhuǎn)步長(zhǎng)為5%的數(shù)據(jù)納入后繼分析。閾值即個(gè)體判斷點(diǎn)陣整體運(yùn)動(dòng)方向所需最少信號(hào)點(diǎn)占總點(diǎn)數(shù)的比例。閾值越高，GMS 越低。

測(cè)試共20 個(gè)block，約1200 個(gè)trial，分2 個(gè)session 進(jìn)行。正式測(cè)試前有20 個(gè)trial 的練習(xí)讓被試熟悉實(shí)驗(yàn)程序。被試可自主控制block 間的休息時(shí)間，整個(gè)測(cè)試約需50 分鐘。

2.4 腦成像數(shù)據(jù)采集

采用西門子Prisma 3.0T 磁共振掃描儀和64通道頭線圈采集T1 結(jié)構(gòu)圖像。掃描時(shí)被試平躺在機(jī)器中，使用軟墊將被試頭部固定在頭線圈中以減少頭部運(yùn)動(dòng)，并使用耳塞保護(hù)聽力。T1 結(jié)構(gòu)圖像采集使用3D 快速磁化預(yù)備梯度回波序列（magnetization-prepared rapid acquisition gradient echo, MPRAGE），TE 為2.98 ms，反轉(zhuǎn)角為7°，層厚1.0 mm，無間隔掃描，視野256 mm×256 mm，矩陣256×256，192 層。年輕組和老年組數(shù)據(jù)分別在天津師范大學(xué)腦功能成像中心和天津市第一中心醫(yī)院采集，TR 分別為2530 ms 和2300 ms，成像時(shí)間分別為363s 和330s。

2.5 數(shù)據(jù)處理

2.5.1 結(jié)構(gòu)像預(yù)處理

對(duì)結(jié)構(gòu)像的VBM 預(yù)處理在基于Matlab 的CAT 12.6 工具包（http://www.neuro.uni-jena.de）中完成。預(yù)處理步驟包括：（1）將T1 原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成NIfTI 格式；（2）使用組織概率圖（tissue probability maps, TPM）將每名被試的T1 像分割為灰質(zhì)、白質(zhì)、腦脊液等成分；（3）使用DARTEL方法進(jìn)行空間標(biāo)準(zhǔn)化，然后進(jìn)行調(diào)制；（4）檢查標(biāo)準(zhǔn)化后圖像的質(zhì)量；（5）在spm12 中將調(diào)制后的灰質(zhì)分割圖進(jìn)行8 mm×8 mm×8 mm 的空間平滑，用于接下來的統(tǒng)計(jì)分析。

2.5.2 灰質(zhì)體積信號(hào)組間差異及對(duì)行為表現(xiàn)預(yù)測(cè)性的MVPA 分析

在spm12（http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/）中進(jìn)行組水平的統(tǒng)計(jì)分析，把可能干擾結(jié)果的全腦體積（total intracranial volume, TIV）和性別作為協(xié)變量，進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，顯著水平定義為體素水平上的FWE 矯正后p＜0.05，體素?cái)?shù)量k＞100。比較兩組在灰質(zhì)體積上的差異，并將老年人在灰質(zhì)體積上顯著小于年輕人的團(tuán)塊體積信號(hào)提取出來進(jìn)行MVPA 分析。

官方機(jī)構(gòu)的泄題是否涉及進(jìn)一步的利益糾葛？這個(gè)問題我們不得而知，在事件未明朗前也不便展開討論。但來自培訓(xùn)機(jī)構(gòu)本身的人員的專業(yè)意識(shí)不到位，讓學(xué)員蒙受不白之冤，這樣的事確有發(fā)生，理應(yīng)引起關(guān)注。

在The Decoding Toolbox（https://sites.google.com/site/tdtdecodingtoolbox/）中進(jìn)行回歸任務(wù)，即分別使用ROI 的灰質(zhì)體積信號(hào)模式來預(yù)測(cè)被試的GMS。機(jī)器學(xué)習(xí)算法為支持向量回歸（support vector regression, SVR），線性內(nèi)核，懲罰系數(shù)c=1，損失函數(shù)中的epsil=p=0.1。使用留一法（leave-one-run-out）在該回歸任務(wù)中進(jìn)行交叉驗(yàn)證（cross-validation）。將預(yù)測(cè)得到的行為數(shù)據(jù)與實(shí)際的行為數(shù)據(jù)進(jìn)行皮爾遜積差相關(guān)分析，該相關(guān)系數(shù)即為預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率，對(duì)相關(guān)系數(shù)進(jìn)行1000 次置換檢驗(yàn)，顯著性水平定義為p＜0.05。

3 結(jié)果

3.1 行為結(jié)果

取被試全部速度條件和正確率條件下的閾值均值作為該被試的閾值，進(jìn)行后續(xù)分析。獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)顯示兩組閾值差異顯著[t(80)=3.93,p＜0.001, Cohen’sd=0.87]，老年人閾值（43.77±21.04）顯著高于年輕人（28.57±13.48），且年齡與閾值顯著正相關(guān)（r=0.40,p＜0.001），說明GMP 存在老化現(xiàn)象。其他人口學(xué)變量分析顯示，男性的閾值顯著低于女性[t(80)=2.03,p=0.046, Cohen’sd=0.46]，提示有必要在后繼分析中將性別作為協(xié)變量。

3.2 灰質(zhì)體積信號(hào)組間差異及其對(duì)閾值預(yù)測(cè)性的MVPA 分析結(jié)果

老年人TIV 顯著小于年輕人[t(80)=3.33,p=0.001, Cohen’sd=0.74]，TIV 與閾值顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.22,p=0.04），提示有必要在后繼分析中將TIV 作為協(xié)變量。

首先，對(duì)兩組灰質(zhì)體積進(jìn)行全腦比較。在控制性別和TIV 后，發(fā)現(xiàn)右顳中回（V5/MT）、右枕中回（V3）、左舌回（V3）等14 個(gè)區(qū)域存在顯著的組間差異（參見表1 和圖2），老年人在上述腦區(qū)的灰質(zhì)體積顯著小于年輕人。MVPA 發(fā)現(xiàn)，分別使用右中央前回（r=0.27,p=0.013）、右頂下緣角回（r=0.23,p=0.034）、右顳中回（V5/MT,r=0.47,p＜0.001）、右角回（r=0.32,p=0.003）、右梭狀回（r=0.27,p=0.013）、右枕中回（V3,r=0.35,p=0.001）和右小腦前葉（r=0.23,p=0.036），左舌回（V3,r=0.37,p＜0.001）和左顳下回（r=0.31,p=0.005）區(qū)域灰質(zhì)體積信號(hào)得到的預(yù)測(cè)值與實(shí)際閾值顯著正相關(guān)，但僅左舌回（V3）的結(jié)果通過了置換檢驗(yàn)（參見圖3A 和3B）。最后，將左舌回的灰質(zhì)體積與閾值進(jìn)行相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域灰質(zhì)體積與閾值顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.38,p＜0.001），表明該區(qū)灰質(zhì)體積下降可以有效預(yù)測(cè)個(gè)體閾值的升高（參見圖3C）。

在上述MVPA 結(jié)果中，沒有觀察到V5/MT 及右側(cè)V3 區(qū)對(duì)閾值的預(yù)測(cè)性，這可能與它們被檢測(cè)到年齡效應(yīng)的體素?cái)?shù)量較少有關(guān)（分別為196 和148）。體素?cái)?shù)量太少導(dǎo)致用于訓(xùn)練分類器的特征較少，使得預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率不高。因此，參考多數(shù)研究的方法，本研究直接將雙側(cè)V3 和V5/MT 作為ROI 進(jìn)行MVPA 分析（V3 和V5/MT 分別定義為Brodmann 模板的19 和21 區(qū)）。結(jié)果顯示，通過右V5/MT（r=0.28,p=0.01）、左V3（r=0.49,p＜0.001）區(qū)灰質(zhì)體積信號(hào)預(yù)測(cè)的閾值與實(shí)際閾值顯著正相關(guān)（參見圖4），而右V3 區(qū)和左V5/MT區(qū)則沒有顯著的預(yù)測(cè)作用。將右V5/MT、左V3 的灰質(zhì)體積提取出來進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)老年人這兩個(gè)區(qū)域的體積顯著小于年輕人[右V5/MT:t(80)=7.73,p＜0.001, Cohen’sd=1.71; 左V3:t(80)=6.46,p＜0.001, Cohen’sd=1.43]。為了進(jìn)一步說明這些區(qū)域體積信號(hào)改變與個(gè)體閾值之間關(guān)系的方向，本研究將被試性別和TIV 作為控制變量，分別將這兩個(gè)區(qū)域的灰質(zhì)體積與閾值做偏相關(guān)分析，結(jié)果顯示這兩個(gè)區(qū)域的體積均與閾值呈顯著負(fù)相關(guān)（右V5/MT:r=-0.38,p＜0.001; 左V3:r=-0.30,p=0.007），表明老年人GMS 降低與這些區(qū)域的灰質(zhì)體積減少有關(guān)。

表1 老年人在灰質(zhì)體積上顯著小于年輕人的腦區(qū)

圖2 老年人灰質(zhì)體積顯著小于年輕人腦區(qū)的表面映射圖

圖3 左舌回（V3）灰質(zhì)體積信號(hào)對(duì)閾值的預(yù)測(cè)作用（A）左舌回水平面圖（B）左舌回灰質(zhì)體積信號(hào)預(yù)測(cè)的閾值與實(shí)際閾值的相關(guān)（C）左舌回灰質(zhì)體積與閾值的相關(guān)

圖4 右V5/MT 和左V3 灰質(zhì)體積信號(hào)對(duì)閾值的預(yù)測(cè)作用（A）右V5/MT 水平面圖（B）右V5/MT 灰質(zhì)體積信號(hào)預(yù)測(cè)的閾值與實(shí)際閾值的相關(guān)（C）左V3 水平面圖（D）左V3 灰質(zhì)體積信號(hào)預(yù)測(cè)的閾值與實(shí)際閾值的相關(guān)

4 討論

本研究運(yùn)用多變量方法探討了GMP 老化相關(guān)的灰質(zhì)體積變化。行為結(jié)果驗(yàn)證了GMP 的老化現(xiàn)象，即老年人的閾值顯著高于年輕人，老年人的GMS低于年輕人。MVPA 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，右側(cè)V5/MT 和左側(cè)V3 區(qū)的灰質(zhì)體積信號(hào)能夠顯著預(yù)測(cè)被試的閾值；控制性別和TIV 的偏相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，這些區(qū)域的灰質(zhì)體積與閾值負(fù)相關(guān)；且老年人這些區(qū)域的灰質(zhì)體積顯著小于年輕人。另外，研究也發(fā)現(xiàn)了老年人視覺背側(cè)通路外更大范圍內(nèi)灰質(zhì)體積的下降，包括右中央前回、右梭狀回、右小腦前葉、右角回和左顳下回等，它們的灰質(zhì)體積信號(hào)對(duì)被試閾值具有預(yù)測(cè)性，但沒有通過置換檢驗(yàn)。結(jié)果提示，V5/MT 和V3 區(qū)，特別是V3 區(qū)的灰質(zhì)體積下降可能是老年人GMS 下降的主要原因；而全腦范圍內(nèi)其余腦區(qū)的灰質(zhì)體積下降可能也在一定程度上與老年人GMS 下降有關(guān)。

對(duì)于V5/MT 區(qū)在GMP 中的核心作用，以猴和人為對(duì)象的研究均已得到一致的肯定結(jié)果（Braddick &Qian, 2001; Cai et al., 2014; Chen, Cai, Zhou,Thompson, & Fang, 2016; Grill-Spector & Malach,2004）。Cai 等使用經(jīng)顱磁刺激，以健康成人為研究對(duì)象的結(jié)果為V5/MT 區(qū)功能與GMP 之間的因果關(guān)系提供了重要的直接證據(jù)。該研究在實(shí)驗(yàn)中通過磁刺激短暫、可逆地改變單側(cè)V5/MT 區(qū)域的神經(jīng)活動(dòng)，并在刺激前后要求被試判斷隨機(jī)點(diǎn)陣的整體運(yùn)動(dòng)方向，結(jié)果顯示，刺激削弱了被試對(duì)整體運(yùn)動(dòng)方向的辨別能力。而且，GMP 老化的神經(jīng)基礎(chǔ)研究也發(fā)現(xiàn)，老年人的V5/MT 區(qū)在GMP 任務(wù)中的激活大于年輕人（Pilz, Miller, & Agnew, 2017;Ward et al., 2018）。本研究得到了右側(cè)V5/MT 區(qū)域的灰質(zhì)體積對(duì)個(gè)體GMS 的預(yù)測(cè)作用和老年人該腦區(qū)灰質(zhì)體積顯著減少的結(jié)果，提示老年人GMS 的下降可能與其右側(cè)V5/MT 區(qū)灰質(zhì)體積的減少緊密相關(guān)。研究結(jié)果從大腦灰質(zhì)結(jié)構(gòu)變化的角度，為V5/MT 區(qū)與GMP 老化的關(guān)聯(lián)性提供了新的證據(jù)。

V3 區(qū)在GMP 中的作用存在一定的爭(zhēng)議。Rees，F(xiàn)riston 和Koch（2000）應(yīng)用隨機(jī)點(diǎn)陣范式（點(diǎn)陣的運(yùn)動(dòng)一致性水平分別為0、6.25%、12.5%、25%、50%和100%），借助fMRI 技術(shù)探討人和猴V5/MT區(qū)功能特征間的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨機(jī)點(diǎn)陣方向判斷任務(wù)均激活了V5/MT 和V3 區(qū)，但兩個(gè)腦區(qū)的響應(yīng)模式不同。V5/MT 區(qū)的響應(yīng)為線性模式；而V3 區(qū)的響應(yīng)則呈現(xiàn)為以25%為拐點(diǎn)的曲線模式，當(dāng)點(diǎn)陣的一致性水平低于25%時(shí)隨一致性水平增加而降低，而當(dāng)點(diǎn)陣一致性水平高于25%時(shí)隨一致性水平的增加而增加。Harvey，Braddick 和Cowey（2010）的結(jié)果卻提示著V3 區(qū)參與整體運(yùn)動(dòng)加工的不確定性，該研究在實(shí)驗(yàn)中向被試呈現(xiàn)包含一個(gè)整體運(yùn)動(dòng)小點(diǎn)陣的大隨機(jī)點(diǎn)陣，要求被試判斷小點(diǎn)陣出現(xiàn)在屏幕上方還是下方，或小點(diǎn)陣是旋轉(zhuǎn)還是徑向運(yùn)動(dòng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)接受V5/MT 區(qū)經(jīng)顱磁刺激的4 位被試在不同任務(wù)中均表現(xiàn)出了行為能力下降；但僅一位被試在接受V3 區(qū)經(jīng)顱磁刺激后在全部任務(wù)中表現(xiàn)出了行為能力的下降。而前述Cai 等（2014）的研究結(jié)果也提示V3 區(qū)可能不參與GMP 的加工。Cai 等發(fā)現(xiàn)，經(jīng)顱磁刺激V3a 區(qū)損害被試對(duì)局部運(yùn)動(dòng)而非整體運(yùn)動(dòng)的方向區(qū)分能力。綜合上面的研究結(jié)果，本研究推測(cè)V3 區(qū)可能參與GMP 的加工，但非GMP 的必要功能區(qū)。更重要的是，Chen 等（2016）發(fā)現(xiàn)V3 區(qū)在功能上具有很強(qiáng)的可塑性。該研究發(fā)現(xiàn)施加于健康成人V3a 區(qū)的經(jīng)顱磁刺激可使被試在100%一致運(yùn)動(dòng)中的行為表現(xiàn)（局部運(yùn)動(dòng)知覺）顯著變差，但不影響被試在40% 一致運(yùn)動(dòng)中的行為表現(xiàn)（GMP）；而刺激V5/MT 區(qū)特異性地?fù)p害了40%一致運(yùn)動(dòng)的加工。被試進(jìn)行五天100%純運(yùn)動(dòng)信號(hào)分辨任務(wù)練習(xí)后，刺激被試V3a 區(qū)不僅特異性地?fù)p害了對(duì)100%一致運(yùn)動(dòng)的加工，還損害了對(duì)40%一致運(yùn)動(dòng)的加工，而刺激V5/MT 區(qū)不再對(duì)40%一致運(yùn)動(dòng)的加工發(fā)生影響。V3 區(qū)在GMP 中的參與性和它的這種功能可塑性可能是其在老年人GMS 下降中起重要作用的直接原因。老年腦表現(xiàn)為各腦區(qū)的功能模塊化程度降低，神經(jīng)表征的特異性下降，刺激加工的選擇性下降等（Biehl et al., 2017; Ward et al.,2018）?！叭シ只奔僭O(shè)認(rèn)為，老年腦的這種變化可能反映了大腦功能去分化過程或補(bǔ)償機(jī)制（Farràs-Permanyer et al., 2019; Seidler et al., 2010）。研究也發(fā)現(xiàn)，相比年輕人，老年人在加工整體運(yùn)動(dòng)信號(hào)時(shí)激活更多額外的腦區(qū)（Biehl et al., 2017;Ward et al., 2018）。Biehl 等發(fā)現(xiàn)，被動(dòng)地觀看鑲嵌在噪聲中的徑向運(yùn)動(dòng)點(diǎn)陣時(shí)，相對(duì)于年輕人，老年人不僅在V5/MT 中有更強(qiáng)的激活，還額外地募集了右額下回。本研究推測(cè)，伴隨V5/MT 區(qū)的老化，包含V3a 的V3 區(qū)可能因其在運(yùn)動(dòng)知覺中獨(dú)特的功能可塑性而被優(yōu)先募集于補(bǔ)償V5/MT 區(qū)的老化，從而使其體積變化與老年人的GMS 下降發(fā)生更顯著的相關(guān)性。

根據(jù)本研究的調(diào)查結(jié)果，目前尚沒有直接探討腦視覺區(qū)結(jié)構(gòu)變化與老年人GMS 下降關(guān)系的研究。但相似主題的研究為本研究結(jié)果提供了間接的有力支撐。一方面，已有研究發(fā)現(xiàn)，人腦灰質(zhì)整體體積隨年齡的增長(zhǎng)而下降，但不同腦區(qū)的下降速度不同（彭飛, 2013; Raz, Rodrigue, Kennedy, &Acker, 2004; Zhao et al., 2019）。如Raz 等發(fā)現(xiàn)外側(cè)前額葉灰質(zhì)體積表現(xiàn)出最強(qiáng)的年齡相關(guān)差異，視覺聯(lián)合區(qū)的灰質(zhì)體積表現(xiàn)出弱年齡效應(yīng)，初級(jí)視皮層、扣帶前部和頂下皮層沒有表現(xiàn)出年齡效應(yīng)。Zhao 等也發(fā)現(xiàn)，大部分腦區(qū)隨年齡的增加而發(fā)生灰質(zhì)體積減少、皮層厚度變薄等變化；前額葉和外側(cè)顳葉變化最為顯著，60 歲是變化加速的年齡拐點(diǎn)。另一方面，不少研究已證實(shí)老年人認(rèn)知功能的衰退與其腦灰質(zhì)形態(tài)結(jié)構(gòu)改變存在相關(guān)關(guān)系（Chang et al., 2015; Leong et al., 2017; Oschwald et al., 2019）。Leong 等通過對(duì)111 名中國(guó)老年人8 年的追蹤，考察了東亞人腦與認(rèn)知老化的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)整體認(rèn)知的更快下降與大腦總體積、海馬和灰質(zhì)體積減少有關(guān)。Chang 等基于ROI 的單變量分析研究結(jié)果也為視知覺功能老化與腦視覺區(qū)灰質(zhì)體積減少間的相關(guān)關(guān)系提供了更為直接的支撐。

本研究中，全腦分析得到的灰質(zhì)體積年齡相關(guān)變化的結(jié)果符合研究假設(shè)，也符合上述認(rèn)知和腦老化領(lǐng)域內(nèi)的研究結(jié)果。本研究也發(fā)現(xiàn)，老年人TIV 顯著小于年輕人，其額葉、顳葉、頂葉和小腦中部分腦區(qū)灰質(zhì)體積也顯著小于年輕人；但也沒有發(fā)現(xiàn)初級(jí)視皮層灰質(zhì)體積和年齡相關(guān)的變化。更重要的是，這些視覺背側(cè)通路外腦區(qū)的灰質(zhì)體積與閾值顯著負(fù)相關(guān)?；凇叭シ只僭O(shè)”，本研究結(jié)果提示，老年人GMS 的下降，除了與視背側(cè)通路上的V5/MT 和V3 區(qū)的灰質(zhì)體積下降有密切關(guān)系外，還可能與腦的整體老化存在一定的相關(guān)性。

本研究使用MVPA 方法，首次探索了老年人GMS 下降和其腦灰質(zhì)體積下降的關(guān)系，結(jié)果從大腦灰質(zhì)結(jié)構(gòu)變化的角度，為V5/MT 區(qū)和V3 區(qū)與GMP 老化的關(guān)聯(lián)性提供了新的證據(jù)。但本研究還存在一定的局限性。如本研究采用橫斷設(shè)計(jì)，在被試的年齡段選擇上較為單一；今后應(yīng)嘗試招募不同年齡段的老年人進(jìn)一步探討老年人GMS 下降和其腦灰質(zhì)體積下降的年齡相關(guān)效應(yīng)，或者同步追蹤老年人隨著年齡增加而發(fā)生的GMS 下降和其腦灰質(zhì)體積下降關(guān)系的動(dòng)態(tài)性。另外，Robertson等（2014）基于ROI 的研究發(fā)現(xiàn)，在執(zhí)行同樣的隨機(jī)點(diǎn)陣任務(wù)中，15～27 歲的自閉癥患者不僅顳中回的激活小于對(duì)照組，V1 區(qū)的激活也顯著小于對(duì)照組，說明自閉癥患者GMP 障礙不僅與顳中回的功能異常有關(guān)，還與初級(jí)視皮層的功能有關(guān)?；诖?，本研究推測(cè)，不同原因誘發(fā)的GMS 下降可能存在不同的腦灰質(zhì)結(jié)構(gòu)異常。今后的研究可拓展探討其余非老化引起的GMS 下降，如閱讀障礙兒童（Joo, Donnelly, & Yeatman, 2017）、自閉癥患者（李開云, 陳功香, 傅小蘭, 2018; van der Hallen,Manning, Evers, & Wagemans, 2019）的腦灰質(zhì) 基礎(chǔ)，比較相同行為損害在神經(jīng)層面上損害的異同性，為不同GMS 障礙人群的有效康復(fù)提供線索。

5 結(jié)論

老年人GMS 顯著低于年輕人，老年人V5/MT、V3 和額頂?shù)饶X區(qū)體積顯著小于年輕人。V5/MT 區(qū)和V3 區(qū)，特別是V3 區(qū)的灰質(zhì)體積下降可能是老年人GMS 下降的主要原因；而全腦范圍內(nèi)其余腦區(qū)的灰質(zhì)體積下降而引發(fā)的“補(bǔ)償”困難可能也在一定程度上與老年人GMS 下降有關(guān)。

致謝本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金的資助（31971021）。數(shù)據(jù)的采集和分析過程得到了魏士琳、陳俊濤、陰曉娟、張羽萍、賈麗娜、趙光、王正光、章鵬、張琪涵、李騁詩(shī)、劉麗慶、汪強(qiáng)、邵夢(mèng)靈、彭少靈、劉拓的幫助和指導(dǎo)，在此一并致謝；誠(chéng)摯的感謝還致予參與本研究的所有被試。