“正常老化”还是“认知衰退”？——fNIRS揭示轻度认知障碍患者练习效应中断的神经机制

当一位老人开始频繁忘记事情，我们往往将其归咎于“老了，记性差了”。然而，在这些看似寻常的“老糊涂”背后，可能隐藏着一个关键的临床状态——轻度认知障碍(MCI)。每年约有12%的MCI患者会跨越那条无形的界线，滑入阿尔茨海默病的深渊。更令人警醒的是，当记忆问题被察觉时，大脑可能已经历了长达数年的无声病变。

但MCI的真相远比“记性不好”更为复杂。在这场认知衰退的暗流中，一个更为隐蔽却更具破坏性的缺陷正在悄然蔓延——抑制控制的崩解。我们每天抵御干扰、克制冲动、聚焦目标的能力，实际上依赖于前额叶皮层精密的调控网络。正是这个网络，在MCI患者中率先发出警报。

健康的大脑具备一种令人惊叹的能力——当反复面对同一任务时，它会逐渐“学会”更高效地运作：反应更快、前额叶激活反而降低。这种被称为“练习效应”的现象，正是神经可塑性最生动的体现。然而，当这一效应在MCI患者身上中断，我们看到的不仅是认知表现的停滞，更可能是大脑适应性机制的崩塌。

本研究首次将stroop任务与fNIRS神经监测相结合，系统追踪MCI患者在重复认知挑战中行为与神经适应能力的断裂轨迹，旨在揭示练习效应中断背后的神经生理密码，为早期识别执行功能障碍打开一扇新的窗口。

本研究采用重复测量设计，共招募40名65至85岁的社区老年人参与实验。根据韩国版蒙特利尔认知评估得分，参与者被分为轻度认知障碍组与健康对照组。经数据质量筛查后，最终纳入分析的有效样本为37人，其中MCI组17人，健康对照组20人。

图1 韩文版stroop任务三种条件的示例

实验采用便携式功能性近红外光谱设备(NIRSIT, OBELAB)实时监测前额叶皮层的血氧浓度变化。该设备配备24个光源与32个探测器，共形成48个测量通道，采样频率为8.138 Hz，能够无创、稳定地记录大脑皮层在认知任务中的动态激活状态。

图2 近红外通道功能区域划分

所有参与者连续完成三次stroop任务，每会话包含18个试次(一致、不一致、中性条件各6个，随机呈现)。任务全程同步采集行为反应时、正确率与前额叶氧合血红蛋白浓度变化，以评估两组在重复认知挑战中的行为表现与神经适应能力。

图3 重复stroop任务的实验范式

重复测量方差分析显示，反应时的时间主效应显著(F=7.095, p=0.002)，组别与时间的交互作用亦显著(F=3.864, p=0.026)。事后检验表明，健康对照组在第二会话(p<0.01)和第三会话(p<0.001)的反应时均显著快于第一会话，表现出明显的练习效应。而MCI组在三次会话间均未出现显著变化，提示练习效应中断。

图4 两组在重复stroop任务中反应时的变化

在正确率方面，Friedman检验结果显示，MCI组在三次会话间无显著差异(χ²(2)=4.84, p=0.089)。健康对照组正确率在会话间存在显著差异(χ²(2)=7.75, p=0.021)，但经Bonferroni校正后未达到显著性阈值，仅表现为第三会话正确率呈改善趋势。

图5 两组在重复stroop任务中正确率的变化

在左侧腹外侧前额叶，组别与时间的交互作用显著(F=4.067, p=0.023)。健康对照组从会话1到会话2的HbO浓度显著下降(p<0.05)，且在会话1时显著高于MCI组(p<0.05)。MCI组则在会话2到会话3间出现显著下降(p<0.05)，变化滞后于健康对照组。

图6 两组在左侧腹外侧前额叶的氧合血红蛋白水平随时间的变化

在右侧腹外侧前额叶，时间主效应显著(F=5.072, p=0.009)。仅健康对照组在会话2和会话3的HbO浓度较会话1显著下降(p<0.05)，MCI组未表现出显著变化。在右侧背外侧前额叶，组别主效应显著(F=5.072, p=0.009)，但事后检验未发现具体会话间的显著差异。左侧背外侧前额叶、眶额皮层和额极皮层均未发现显著的组别或时间效应。

图7 重复stroop任务中前额叶皮层各通道氧合血红蛋白浓度的组别×时间交互作用热图

如果把大脑比作一块肌肉，那么健康老年人的大脑就像是“越练越强”的运动员——反复练习后，反应更快、用脑更省力。而MCI患者的大脑却仿佛陷入了“练习无效”的怪圈：练了一遍又一遍，表现却毫无起色。本研究首次捕捉到了这一“练习效应中断”的神经证据——健康者的大脑在第二次任务时已悄然“降温”，而MCI患者的前额叶却迟迟无法进入状态。这种神经适应的“时间差”，或许正是区分正常老化与认知衰退的关键指纹。fNIRS让我们得以窥见这一隐秘的断裂时刻，为早期识别执行功能障碍打开了一扇新的窗口。

文章信息

引用：Lee, J. H., Byun, K., Lee, M., & Ha, M. S. (2025). Disrupted Practice Effects and Altered Prefrontal Activation in Mild Cognitive Impairment: An fNIRS Study Using the Stroop Task. Brain and Behavior, 15(11), e70942.

DOI: 10.1002/brb3.70942