【老年心理】工作记忆与认知老化
摘要 工作记忆，作为大脑的"备忘录"，具有类似小黑板的功能，能够暂时存储信息，在使用后迅速清除。没有工作记忆，高效的日常生活将变得困难。大脑的前额叶承担着工作记忆的主要功能，尤其是称为前额前叶(PFC)的区域，这一区域更容易受到老化引起的功能障碍的影响。老年人的健忘或忘记做某事，被认为是由前额前叶的工作记忆执行系统的某些功能障碍所引起的，尽管个体差异(工作记忆容量)很大。然而，通过不同的任务的测试结果，探讨伴随老化的工作记忆在认知(认知)方面的一般性功能失调， 发现某些功能在老年人中并未明显下降的情况。
关键词：老年人、工作记忆、大脑的备忘录、前额前叶、执行系统
一， 工作记忆的容量
1.1 工作记忆
伴随全球深度老龄化的发展趋势，衰退中老年人的大脑能否适应社会发展的问题变得预发重要。老化过程中老年人意识到自己年龄增长的原因往往是健忘，而这种经验多半源于老化引起的工作记忆功能下降，工作记忆是一种能够同时执行信息的临时存储和处理的暂时性记忆，某些健忘或忘记做某事实际上并非完全遗忘，而是无法顺利检索，恰恰是工作记忆的障碍表现。但是另一方面也研究发现了，并非所有的工作记忆任务都会老化出现成绩下降，某些认知功能的下降也并不明显。为了促进老年人在社会中的适应性，有必要努力保持或通过训练增强老年人的工作记忆功能。
1.2 工作记忆容量
工作记忆是日常生活中必不可少的心理功能。若无法顺利执行这些功能会对日常生活带来困惑，比如，记不起人名导致对话进展不顺利，或者忘记带钱包而无法购物等，这些现象即便在健康的成年人中也偶有发生。由于工作记忆的容量限制，信息暂时超载时，处理或存储功能可能无法正常运作，从而出现所谓的健忘或遗忘性行为障碍。通常情况下，由于工作记忆的容量限制，因某种原因负荷暂时增加时会更易发生这些现象。工作记忆也被称为大脑的"备忘录"，是日常生活中不可或缺的，能够保持信息数秒至数天。尽管老年人的工作记忆存在显著的个体差异，但总体趋势是"备忘录"变小，为了记录新的内容，往往需要删除并替换之前的信息。对老年人而言，添加新信息或完全检索以前存储的信息往往更加困难。即使是健康的青年人，最新的研究数据表明，工作记忆能够同时存储的容量仅限于三个信息。例如，在工作记忆测试(阅读广度测试)中，同时进行句子含义处理并保持(记忆)的词语平均仅为三个左右。这类要求同时执行保持与处理任务，被称为双重任务。
二， 工作记忆的未来导向性
记忆包括存储知识的陈述性记忆、存储运动技能等的程序性记忆以及存储个人经验的情景记忆等，这些都是长期记忆，而非如工作记忆般的短期记忆。工作记忆通过将这些长期记忆与短期记忆连接，在实现目标的过程中扮演了时间上的粘合角色。也就是说，工作记忆将记忆中的知识连接到实际行动中，从而达到目标。此外，工作记忆还包括支撑制定计划并考虑优先顺序来执行的心理能力，称为执行功能。工作记忆多成分模型表明，工作记忆由中枢执行系统控制和控制下的音韵循环和事件(情景)缓存区以及视觉空间模式画板(视空板)子系统共同协作。这个模型中，通过音韵循环与语言性工作记忆链接、长期记忆性事件与事件(情景)缓存区链接，视觉意义记忆与视觉空间模式画板连接来控制着人类的认知和行为或志向性意识(图-1)。
工作记忆具有面向近未来的积极导向。该模型中的中枢执行系统主要在大脑的前额前叶背外侧区域(dorsolateral prefrontal cortex; DLPFC)中工作，其功能在前额前叶最成熟的青年时期达到顶峰。研究显示，由于幼儿在4岁之前前额叶尚未成熟或65岁以上前额叶功能衰退时，该功能较为薄弱。
图-1工作记忆的多成分模型
三，工作记忆与认知老化(cognitive aging)
伴随大脑老化会影响老年人的工作记忆并且波及到行为。从行为数据来看，老年人由于工作记忆功能的衰退导致的健忘或行动遗忘在60岁以后逐渐增多。然而，个体差异显著，有些人到80岁时仍与青年时期相差无异。还有些人却因患上认知症，在执行工作记忆任务时出现了对任务理解问题。在脑科学上，工作记忆测试的成绩下降或轻度认知障碍(mildcognitive impairment;MCI)检测得分降低的时间节点，比单纯年龄(65岁以上的高龄)更重要，因为这些变化在65岁及以后(或更早)发生会因人而异。健忘与记忆测试得分密切相关，并且MCI得分降低可能提高了认知症的风险，因此必须引起足够重视。被称为适应社会生活的大脑基础功能的社会大脑功能的衰退，往往与前额叶广泛的功能下降有关。前额叶皮质对工作记忆尤为重要，涉及高级思维、学习、自我认知等多种心理功能。
从老年期的更广阔视角，观察中青年期以后的整体认知功能变化，许多认知功能随着年龄增加逐渐下降，但也有些认知功能在老年期仍能维持与中青年期相似的水平。例如，虽然工作记忆任务中要求快速反应的部分确实有所下降，但并非所有认知功能都在老年人中表现较差，例如，保持着稳定的心智理论(theory of mind)[4]功能，尤其是理解他人心理状态的功能，对社会适应性至关重要。只要社会大脑的中心区域内侧前额叶(MPFC)未受到严重损害，这一功能便可持续保持稳定。因此，心智理论作为形成于幼儿期后的社会大脑功能，可能是终生维持最稳定的部分。
近些年来，工作记忆领域的研究更多是从认知老化(cognitive aging)的角度广泛展开，研究重点放在为何某些人工作记忆和记忆功能衰退较快，而另一些人则表现相对稳定。工作记忆的多样功能如何与健康老年人认知功能的个体差异相关也是研究重点。在很多研究测试中，涉及反应速度的任务可能导致老年人的表面成绩下降，但发现，调整反应速度或按钮按下的时间后，健康老年人与青壮年人的表现差异减少。这表明信息处理的效率与速度相关，信息处理速度的下降是老年人工作记忆表现不佳的原因之一。有关个体差异性的实验表明，高容量工作记忆的老年人在高负荷任务下表现优于低容量工作记忆的老年人(例如色彩视觉工作记忆任务)。
图-2 6种工作记忆任务的平均值(z得分)和年龄
(Salthouse TA: Individual differences in working memory and aging. In Working Memory and Ageing, ed. by LogieRH, Morris RG,1-20, Psychology Press, London,2015)
关于老年人普遍成绩下降的许多研究数据表明，在不同年龄段中，包括老年人在内的健康成人的工作记忆均表现了下降。研究了操作跨度(OSpan)、阅读跨度(RSpan)和运行记忆跨度(Running memory)等任务，分别对724名、1460名和1563名25至85岁的被试者进行了测试，结果显示在所有记忆测试中，成绩随年龄呈线性下降(z得分)(图-2)。另一项对55753名8至75岁人群的视觉工作记忆的测试结果也表明，老年人的成绩是下降的。此外，包含推理的乌鸦彩色矩阵检测和记忆(词语再生)以及需要速度的数字符号测试各任务同样表现出下降趋势(图-3)。
工作记忆任务包含多种保持与处理任务，如n-Back任务、反向数字跨度任务、阅读跨度任务和更新任务等。所有需要速度的任务中，老年人均表现出成绩下降的趋势。
图-3 推理(乌鸦彩色矩阵检测)、记忆(词语再生)及速度(数字符号)任务的平均值(得分)与年龄
(Salthouse TA:Individual differences in working memory and aging. In Working Memory and Ageing, ed. by Logie RH, Morris RG, 1-20, Psychology Press, London, 2015)
四，前额叶的功能
在人体的生理发育发展过程中，例如将年龄(横坐标轴)和体重(横纵坐标轴)的曲线被称为生长曲线，这一曲线从出生到成年期急速上升，随后稳定，最终在老年期逐渐下降。若测量脑重量，初生婴儿的脑重量约为400克，一年后翻倍，在4至5岁时增至约3倍，到20岁时达到约1300克，此后从中年到老年逐渐减少。尤其是工作记忆的核心区域前额叶的体积数据更为有趣。研究者大极等人对457名从新生儿到老年人的健康者的脑部图像研究显示，前额叶皮质在出生后至10岁迅速增长，至此与成人比率相近。然而，从30岁起体积比逐渐下降，60岁后缓慢减少，80岁后急剧下降。前额叶中，特别是前额前叶(PFC)包含重要的社会脑区域，如背外侧前额叶(DLPFC)、腹外侧前额叶(VLPFC)、内侧前额叶(MPFC)、眶额叶皮质(OFC)和前扣带皮质(ACC)。这些区域形成的网络参与控制社会适应所需的认知与行为的执行功能。老年人工作记忆的普遍下降可能与前扣带皮质(ACC)和背外侧前额叶(DLPFC)中的执行功能衰退有关。
五，执行功能
执行功能包括制定计划并预测结果的能力、认知并评价当前行为的能力、抑制行为的能力，以及在特定情境下进行社会性抑制的能力。这些能力涉及信息更新和注意力的适当转换。执行功能的障碍会引起多种社会不适应症状。前述的心智理论的基础形成需要社会脑在4至5岁这一关键期的成熟，这也与前额前叶成熟后的执行功能相关联。同时，在执行功能障碍的老年人中，心智理论功能也会下降。伴随频繁健忘的记忆障碍可能与老年期前额前叶功能衰退带来的执行功能下降相关。前额前叶的成熟与衰退对个体一生中的社会适应发挥着重要作用。前额叶的内外侧以及顶叶、颞叶和枕叶的社会脑相关区域从出生到5至6岁间快速发展，并加速至20岁左右达到顶峰，随后在中年期保持活跃，最终在老年期逐渐进入功能性衰退(图-4)。
图-4 衰老与额叶功能升降示意图 [3]
六， 老年人中下降较缓的工作记忆任务
如图9-4所示，前额叶的功能在青年期达到顶峰，并在老年期逐渐下降，但并非所有功能都会下降。图9-5展示了年龄对五种工作记忆任务得分变化的影响。此数据由英国广播公司(BBC)协助，通过互联网收集了11万名8至80岁参与者的得分(纵向条形图表示数据的分布)。任务包括：数字跨度(按顺序视觉呈现的数字再现)、工作记忆跨度测试(阅读跨度测试：一边阅读理解一系列句子的含义，一边再现句末单词)、特征绑定测试(颜色、形状与位置特征的组合再现)、视觉模式跨度测试(在矩阵上的视觉模式再现)和空间方位测试(识别持杆的手的方向)。多数任务在20岁初期表现较高，数字跨度在30岁后期达到峰值，并在老年期几乎不下降，而视觉模式和特征绑定的得分从20岁起便持续下降。这表明前额前叶参与的五种工作记忆任务受年龄影响不同(图-5)。在数字跨度测试中，60多岁老年人与年轻人得分相差不大，空间方位和工作记忆跨度测试等任务的得分下降也较为缓慢。成绩下降较缓的原因可能在于所使用的策略，若能运用语言策略，某些认知功能的下降便不那么显著。
图-5 随年龄变化的五项工作记忆任务得分变化(以20岁得分为基准显示z得分)
(Logie RH, Horne MJ, Pettit LD: When cognitive performance does not decline across the lifespan. In Working Memory and Ageing, ed. by Logie RH, Morris RG, 21-47, Psychology Press, London, 2015)
不同的任务对年龄的影响差异表明，工作记忆是由一系列不同的认知功能集合组成的，这需要修正老龄化导致所有认知功能下降的消极假设。此外，双重任务(同时执行两个任务)中老年人的表现通常会下降，但实际情况显示，在数字跨度测试中年龄影响并不显著，这也与传统假设有所不同。数据的误差分布显示，老年人在数字跨度任务中更倾向于使用适合该任务的策略(特别是语言策略)，而年轻人则多使用单一策略(在视觉模式跨度任务中则往往相反)。另一个显示老年人认知功能未下降的实验是进行一项双重任务，即在使用操纵杆追踪电脑上随机移动的目标的同时，重复听到的一系列数字。对于健康者来说，虽然与单任务相比成绩会下降20-30%，但老年人(28人，57-72岁)与年轻人(20人，20-31岁)相比成绩并未显著下降(图-6)，而阿尔茨海默病患者成绩则大幅下降(Baddeley A.等，1986)。
大脑前额前叶不仅与工作记忆有关还与"自我"意识有关，在幼儿期，大脑前额前叶逐步成熟过程中，个体对"自我"的意识开始萌芽，而在老年期，前额前叶功能下降的预兆则是对"自我丧失"的意识。老年人对健忘的认知可能带有对自我意识丧失的潜在恐惧。若这种情况从轻度认知障碍(MCI)发展到前额前叶和海马萎缩，便会导致自我崩溃。但由于年轻人和老年人间的个体差异较大，许多老年人仍然能够维持与年轻人相似的社会大脑功能。此外，通过训练、其他脑区的重构或补偿机制，年轻人和老年人都可能进行认知功能的康复。
图-6 健康年轻人与健康老年人在执行单任务和双重任务中的成绩比较
(Baddeley A, Logie R, BressiS, Della Sala S, et al.: Dementia andworking memory. Q J Exp PsycholA, 38 (4):603-618,1986)
综上以认知功能的差异和个体差异为例，老年人工作记忆功能就平均而言确实存在下降趋势，但是"老年人工作记忆功能全面下降"的观念并不完全正确，。为防止老年人认知功能衰退，亟需发展福祉与照护机器人等服务机器人。此外，通过脑机接口技术的进展，提高老年人身体功能和前额前叶功能的技术有望成为新的社会系统，同时防止社会大脑衰退的各种手段也急需得到了开发。工作记忆训练也有望提高前额前叶的活性值来提高认知成绩，同时希望融合社会大脑领域的研究得到发展，以助力这一目标的实现。
杨金宇 初稿(健康界): 2024.11.11
引用资料：
[1] 最新老年心理学 単行本 2018/7/10 松田 修 (編集) 出版社: ワールドプランニング
[2] ワーキングメモリとコグニティブエイジング 苧阪直行 最新老年心理学 P125
松田 修 (編集) 出 :ワールドプランニング
[3] 苧阪直行編:社会脳シリ一ズ8成長し衰退する脳;神経発達学と神経加齢学.新曜社，東京，2015
[4] 心智理论(theory of mind)是一种理解他人心理状态的能力，即能够推测他人的信念、意图、情感和观点，并意识到这些可能与自己不同。
[5] ChatGPT 4.0
本文由“健康号”用户上传、授权发布，以上内容（含文字、图片、视频）不代表健康界立场。“健康号”系信息发布平台，仅提供信息存储服务，如有转载、侵权等任何问题，请联系健康界（jkh@hmkx.cn）处理。
相关知识
老年心理认知
老年心理的认知关怀.docx
老人记忆力不好 6个动作增强记忆
认知和大脑可塑性：工作记忆训练对儿童的影响
老年人的心理健康
蓝莓中的抗氧化剂，可以改善记忆力和认知功能，减缓脑衰老的进程
老年人心理健康与关爱
老年心理健康评估与干预.docx
中老年心理健康 中老年努力维护心理健康
老年人心理健康知识分享
网址: 【老年心理】工作记忆与认知老化 https://m.trfsz.com/newsview554734.html
