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1、 研究背景 抑制控制(IC)是指抑制运动或认知过程的能力。这一执行部分主要涉及抑制冲动或习惯性反应，这是成功的目标导向行为的典型要求。由于IC在很大程度上依赖于腹外侧前额叶——随着年龄的增长而迅速恶化的纹状体脑结构，所以在60-70岁的人群中已经可以观察到IC性能的下降。因此，通过抑制任务（Go/NoGo任务）的重复练习来训练IC已经被提出作为补偿与健康老化相关的执行缺陷的潜在方法，但是目前还没有确切的证据表明随着对老年人的训练IC是否被改善，并且老年人群中支持IC可塑性的神经机制以及它们与年轻人群中的不同之处也没有得到充分的研究。
近期发表在《Cerebral Cortex》上的一篇论文，通过对老年人进行Go/NoGo任务训练，并与年轻人进行对比，探讨老年人训练诱导IC变化的时空脑机制，还分析了这些可塑性变化与年轻人群有何不同。为了研究Go/NoGo任务是否会改善老年人的IC水平，研究者加入了对照组，对照组老年人执行的是2-back任务。此外，由于本研究的目的是改善老年人的生活质量，所以研究者在进行Go / NoGo任务期间，记录了参与者在培训干预前后的自我报告的生活质量（QoL）和冲动性测量（Barratt impulsivity），并收集了被试在训练前和训练后的脑部事件相关的电位（ERP）。
2、 研究流程 实验采用组间实验，将老年人和年轻人分别被随机分成了两组，以检验Go/NoGo是否会使老年人的IC性能提高，并且用老年人与年轻人的对照研究老年人IC可塑性变化与年轻人群有何不同。 (1) 实验组：进行Go/NoGo训练 (2) 对照组：进行2-back训练
2.1被试 共招募了91名参与者进行研究:两名年龄较大的参与者因MOCA（Montreal Cognitive Assessment蒙特利尔认知评估）失败而被排除在外，一名因同意退出而被排除在外。这使得32名年轻参与者和29名老年参与者进入Go/NoGo干预组，28名老年参与者进入2-back干预组。 2.2方案 为了排除实验者效应的影响，在进行对被试进行前测时实验者不知道被试的分组，而对训练后数据进行记录的是另一名不知道被试分组的实验者。被试会收到关于其培训任务的书面和口头指示。他们被告知必须练习分配给他们的任务，但他们不知道有另一个小组在执行不同的任务。 在前测实验中，先让老年人进行FAB和MoCA调查问卷的填写，然后，所有参与者填写一份定制的一般健康问卷(GHQ)。然后实验者给被试安装EEG系统，被试进行Go/NoGo 任务(6 block各60 trial), 和2-back任务，完成后，脑电被移除，参与者被指导进行家庭培训干预，并获得带有应用程序的平板电脑。 2.3实验设计 训练任务和训练前后脑电图任务中的刺激是从食物-图片数据库中选择的图片，分为10类:肉、三明治、巧克力、面包、水果、蔬菜、巧克力蛋糕、水果、蛋糕和奶酪。 参与者被指示用右手食指按下反应盒上的按钮，尽可能快地对特定类别的刺激做出反应，同时抑制对另一类刺激的反应。每个参与者总共完成了6个block各60个trial，间隔2分钟。每个block由36个Go和24个NoGo随机试验组成。 在实验中，研究者加入了提示刺激，目的是为了让实验程序游戏化，其中绿色提示代表有70%的可能会出现Go刺激，橙色代表50%可能出现Go刺激，红色代表有30%可能出现Go刺激。具体实验流程如图1。
图1干预实验中，实验组的GO/NoGo任务和对照组的2-back任务是2018版Unity上开发的安卓应用程序实施的。被试必须每周5天，每天进行4次训练，每次3个block(每个block1’45,三个共5‘15)，共3周(总共60 * 5’15练习时间)。为了增强被试的内在动机，研究者设置了一个风险回报系统，在该系统中，参与者必须在连续正确回答赢得的点数后争取头奖。他们连续累积的正确答案越多，累积奖金就越多。然而，在一个错误之后，奖金积累重置归零。在应用程序的启动屏幕中，被试会看到自己每次的反应时、准确度和分数的变化。
3.结果 3.1行为数据 （1）训练期间的绩效改进 详细结果见表1和图2，年轻人和老年人的RT均有显著下降，反应时和训练次数呈显著负相关。两组的虚报率（FA）都有所增加，虚报率和训练次数呈显著正相关。
表1游戏内性能的线性回归 注:b0 =截距，b1 =斜率，P =斜率的P值，r =斜率的线性相关。
图2（2）对比1:Go/NoGo和2-back训练对老年人的影响（前测，后测）*(Go/NoGo，2-back） ①问卷结果 2-back训练比Go/NoGo训练在生活质量方面有更大的改善，尽管影响范围很小(F(1，54) = 5.62，P = 0.021，ηG2 = 0.014。 ②行为结果 反应时：无显著交互作用。FA率：随着训练进行Go/NoGo组比2-back组的FA率增加的更多，具体见表3。由于实验要求的原因，实验中可能存在速度准确性权衡。经过计算，研究者发现Go/NoGo组和2-back组的反应时和FA率均存在显著负相关，随着训练进行，反应时减少，然而FA率增多。 ③电神经成像 结果如图3所示。 在P3组件(390-440 ms)期间，有一个通过训练产生交互的GFP，并且没有伴随的地形图的改变。对这一时期的ERP图形的可视化检查表明，这种效果主要是由Go/NoGo培训组的GFP的变化所驱动的 溯源分析定位这种相互作用在右海马旁回、右补充运动前区(pre-SMA)、左额上回和左IFG。 在海马旁回，交互作用是由Go/NoGo训练组的活动减少和2-back训练组的活动增加所驱动的(monggog2 = 0.033)。在右侧前sma中，相互作用是由Go/NoGo训练组的活动减少和2-back训练组的活动增加所驱动的(tp2 = 0.063)。在左侧额上回，交互作用是由Go/NoGo训练组的活动减少和2-back训练组的活动增加所驱动的。在左侧IFG中，相互作用的原因是Go/NoGo训练组的活动减少，而2-back训练组的活动没有变化(h2 G2= 0.031)。
图3：电神经成像结果:训练之间产生的交互。(A)训练前和训练后的老年人Go/NoGo和2-back训练组中正确的NoGo试验的范例组-平均erp。(B和C)通过会话交互进行的GFP (B)和GMD地形交互©的结果显示，在P3 ERP组件期间，GFP持续显著，但地形交互不显著。在四种实验条件下，在GFP调制期间ERP的平均地形向上表示。(D)在传感器空间分析中确定的感兴趣的时间段内进行溯源分析。图中表示了簇的局部最大值(即p值最低的解点)处电流密度的平均值(粗体圆)、中位数、第一和第三四分位数(水平条)以及最小-最大值，显示了训练的交互作用。SMA:辅助运动区;PMC:运动前区皮层;∗P <0.05，∗P <0.01，∗∗P <0.001（3）对比2:老年人和年轻人进行Go/NoGo训练的效果（训练前，训练后）*（老年人，年轻人） ①问卷 Go/NoGo训练对年轻人和老年人有相反的效果。它与青年组的巴勒特冲动性测量值的增加有关，但与老年组的下降有关，尽管相互作用的大小很小(F(1，59) = 5.04，P = 0.028，ηG2 = 0.01。 ②行为 在反应时和FA率中均未发现显著交互作用。研究者发现老年组和年轻人组的反应时和FA率均存在显著负相关，随着训练进行，反应时减少，然而FA率增多。 ③电神经成像 结果如图4. 在N2期和P3期早期(N2期后10-170 ms)，按年龄组相互作用的方式持续的地形变化。 溯源分析将这种相互作用定位于双侧SMA、左侧顶叶下叶(IPL)和颞叶。在SMA中，这种相互作用是由年轻组的活性增加和老年组的活性降低所驱动的。在左侧IPL中，相互作用是由于老年人的活性降低而年轻组的没有变化。在rIFG中，年轻组的活性增加和老年组的活性降低(龄期G2= 0.064)导致了相互作用。
图4.神经电成像结果:年龄的交互作用的，在训练前和训练后进行Go/NoGo训练的两个年龄组中，正确的NoGo试验的样本组-平均刺激锁定erp。B和C.通过session交互的GFP (B)和GMD地形©年龄结果显示，在N2 ERP组件期间，持续显著的地形交互作用，但没有GFP交互作用。四种实验条件下的ERP地形在地形调制期间的平均值向上表示。(D)在传感器空间分析中确定的感兴趣的时间段内进行源估计分析。图中表示的是平均值(粗体圆)、中位数、第一和第三四分位数(水平条)和最小-最大值(晶须)，在集群的局部最大值处(即p值最低的解点)，显示了年龄的交互作用。SMA:辅助运动区;IPL:下后叶; IFG：下额回;∗P <0.05，∗P <0.01，∗∗P <0.001。4、讨论 该研究发现了为期三周的IC训练（ICT）可以引起行为和大脑功能可塑性的改变，然后通过比较ICT后的老年人与参加同样训练的年轻人的变化来评估IC训练的作用。
研究者发现，老年人群体通过ICT表现出保留的功能改变和行为改变的能力。然而，与2-back工作记忆训练相比，老年人的ICT诱导了P3抑制过程中ERP相关的部分前额叶活动的纯粹定量减少，与年轻人相比，ICT在老年人的内侧－额叶N2冲突监测活动中引起了明显的构型改变。
4.1C训练改变老年人和年轻人的表现并改变他们的反应策略
在年轻人和老年人的训练组中，均发现了训练后反应时减少，FA率上升的情况，年轻人和老年人在训练后的改善方面是相似的，这是老年人相关功能改善潜力存在的证据。速度准确性的权衡并不能说明研究的结果，因为反应时由于受到响应速度压力的同时，准确率也被研究者赋予了压力研究者认为，这一结果说明了FA增加的影响比RT减少的影响小，这表明训练仍然提高了性能。根据race模型，响应速度的增加大于准确性必然表明抑制速度也增加，重要的是，应对策略的改变和绩效的提高并不相互排斥，在本研究中很可能两者都发生了。虽然本研究没有假设IC训练应对策略的变化，但在未来的调查中，这些变化可能被视为潜在的假设，甚至可以通过强调应对速度或准确性(取决于干预的具体目标)来确定目标和促进。
更具体地讲，关于2-back与ICT老年人组之间的比较，我们发现，尽管两组的响应时间有所减少，但ICT组的虚警率增加了很多。我们将此模式解释为ICT组向冲动响应模式的更大转变，因为他们在培训后的课程中显示出更多的FA和更短的RT。
在比较两个年龄组之间的抑制性能变化时，我们发现，尽管最初在较早的成年人组中响应速度较慢，但ICT具有相同的行为效果，这种模式在游戏化的Go / NoGo训练任务和Go / NoGo中均得到体现。训练前和训练后的任务。这些发现表明，通过IC训练提高绩效的能力可能会有所改变，但肯定不会因与健康衰老相关的前额叶结构恶化或代偿性功能重组而降低。
冲动和生活质量的问卷最终显示，ICT对训练任务之外的IC能力没有影响。的确，当我们观察冲动特质的年龄交互作用和生活品质的训练交互作用时，效应量太小了，在我们看来，交互作用不能被认为是有意义的。这与目前关于高管培训具有高度特异性效果的证据一致(Sala和Gobet 2019年)。然而，我们不能排除，我们的度量缺乏敏感性导致了我们的空结果。未来的调查可能集中在对低水平电机集成电路过程实际影响的有效测量上，尽管这样的度量似乎难以建立(Eisenberg et al. 2019)。
4.2在老年人中，抑制控制训练可以改善中央和侧面前额叶抑制过程
当将老年人的ICT效果与对照2-back工作记忆训练的效果进行比较时，我们发现它可以调节P3 ERP组件的GFP（Global field power），而不会影响其外形。因此，该模式表明ICT影响相关IC网络的响应增益，但不影响其配置。从机制上讲，老年人的ICT导致抑制网络活动的纯粹定量变化。ICT反复观察到这种训练活动的减少，并且被认为是由于神经锐化过程提高了效率
在P3组件中，该效果在400 ms处的等待时间首先表明ICT调制了电机抑制命令的执行。与这种解释以及以前P3发生器的定位相一致，在此期间对溯源分析的统计分析表明，在参加IC训练的老年人中，右前SMA / PMC，左上和下额回回以及右海马旁回回调制的活动减少了。目前的有研究证明了这些部位的活动随着年龄的增长而增加；因此，它们被认为通过“神经认知支架”机制反映了与年龄有关的缺陷的补偿。
因此，我们认为，我们的研究结果既揭示了与IC相关的主要区域的功能得到改善，也揭示了训练后补偿性活动的减少。考虑到这些功能变化与性能改进和响应策略转变之间的联系，它们肯定有助于更好地应对任务需求。
4.3与年轻人相比，老年人的内侧前额叶冲突监测对抑制控制训练表现出不同的敏感性
在N2期和P3期早期，年轻人和老年人ICT效应的差异表现为一种地形上的ERP交互作用，这表明，ICT引起了年轻人和老年人之间的抑制网络结构明显的变化。因此，老化不仅会影响训练引起的可塑性变化的幅度，还会影响其潜在的机制。由于老年人群中与年龄相关的前额皮质结构退化和代偿性功能活动的参与，所以ICT诱导的功能重塑在年轻人和老年人中并没有以同样的方式或在相同的网络中发生。这些因素可以解释在网络重构中观察到的差异。
研究者对N2和P3早期的塑性变化的发现表明，衰老改变了冲突监测和抑制命令发起对ICT的敏感性。 重要的是，N2还可以对运动响应的实际控制之前发生的准备过程进行索引，例如自下而上的注意检测响应冲突。如上所述，早期P3的时期需要实施运动抑制过程。这与研究者之前的研究结果相呼应，在IC训练40分钟内，在N2和P3成分期间，老年人比年轻人年人中SMA的活动减少，左侧VLPFC的活动增加。
此外，SMA、rIFG和左IPL中相互作用的位置与先前文献中N2和P3成分的来源定位一致。如前所述，preSMA和SMA中的活性与运动抑制的准备和实施有关，并与抑制性能相关。考虑到这个簇的中间位置，源定位算法可能无法区分它是否更偏向某个半球。考虑到对侧运动区对运动活动的典型控制，假设研究者左sma前区活动可能主要是由训练改变的。rIFG是运动反应抑制的关键节点(Bernal和Altman 2009;Aron et al. 2014)，其微观结构受到老年人ICT的影响(Kuhn et al. 2017)。IPL参与感觉运动整合，并参与运动意向的有意识感知(Fridman et al. 2011);Desmurget and Sirigu 2012)。因此，这种效应的左侧化可能是由于任务中对侧右手的参与所致;训练可能改变了不同存储的运动表征和/或如何使用它们，这与研究者的假设是一致的，即在处理阶段的不同训练效果与年轻人和老年人如何处理任务需求有关。
我们观察到年轻人的活跃性增加而老年人的活跃性减少，这表明训练可能在这两组中发展出不同的应对策略;我们推测老年人组,培训减少了补偿策略进行更好地应对任务的要求(T缸和Spreng 2012元分析),而年轻人活动的增加可能会反映,他们招募了额外的资源来应对在训练任务难度的增加。
5、结论 ①尽管ICT使老年人和年轻人的行为改变相同，但是与行为改变相关的神经过程有质的差异。
②一个特定的干预训练能否改善表现和影响反映策略实际上可能取决于难度水平，以及由指导和任务内反馈所强调的任务方面。
③这个研究证明了游戏化有助于认知干预，由于该方法成功诱导了神经重建和认知改善，也证明了这种方法在认知康复方面的可适用性。
