摘要 工作記憶，作為大腦的"備忘錄"，具有類似小黑板的功能，能夠暫時(shí)存儲(chǔ)信息，在使用后迅速清除。沒有工作記憶，高效的日常生活將變得困難。大腦的前額葉承擔(dān)著工作記憶的主要功能，尤其是稱為前額前葉(PFC)的區(qū)域，這一區(qū)域更容易受到老化引起的功能障礙的影響。老年人的健忘或忘記做某事，被認(rèn)為是由前額前葉的工作記憶執(zhí)行系統(tǒng)的某些功能障礙所引起的，盡管個(gè)體差異(工作記憶容量)很大。然而，通過不同的任務(wù)的測(cè)試結(jié)果，探討伴隨老化的工作記憶在認(rèn)知(認(rèn)知)方面的一般性功能失調(diào)， 發(fā)現(xiàn)某些功能在老年人中并未明顯下降的情況。

關(guān)鍵詞：老年人、工作記憶、大腦的備忘錄、前額前葉、執(zhí)行系統(tǒng)

一， 工作記憶的容量

1.1 工作記憶

伴隨全球深度老齡化的發(fā)展趨勢(shì)，衰退中老年人的大腦能否適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的問題變得預(yù)發(fā)重要。老化過程中老年人意識(shí)到自己年齡增長(zhǎng)的原因往往是健忘，而這種經(jīng)驗(yàn)多半源于老化引起的工作記憶功能下降，工作記憶是一種能夠同時(shí)執(zhí)行信息的臨時(shí)存儲(chǔ)和處理的暫時(shí)性記憶，某些健忘或忘記做某事實(shí)際上并非完全遺忘，而是無法順利檢索，恰恰是工作記憶的障礙表現(xiàn)。但是另一方面也研究發(fā)現(xiàn)了，并非所有的工作記憶任務(wù)都會(huì)老化出現(xiàn)成績(jī)下降，某些認(rèn)知功能的下降也并不明顯。為了促進(jìn)老年人在社會(huì)中的適應(yīng)性，有必要努力保持或通過訓(xùn)練增強(qiáng)老年人的工作記憶功能。

1.2 工作記憶容量

工作記憶是日常生活中必不可少的心理功能。若無法順利執(zhí)行這些功能會(huì)對(duì)日常生活帶來困惑，比如，記不起人名導(dǎo)致對(duì)話進(jìn)展不順利，或者忘記帶錢包而無法購(gòu)物等，這些現(xiàn)象即便在健康的成年人中也偶有發(fā)生。由于工作記憶的容量限制，信息暫時(shí)超載時(shí)，處理或存儲(chǔ)功能可能無法正常運(yùn)作，從而出現(xiàn)所謂的健忘或遺忘性行為障礙。通常情況下，由于工作記憶的容量限制，因某種原因負(fù)荷暫時(shí)增加時(shí)會(huì)更易發(fā)生這些現(xiàn)象。工作記憶也被稱為大腦的"備忘錄"，是日常生活中不可或缺的，能夠保持信息數(shù)秒至數(shù)天。盡管老年人的工作記憶存在顯著的個(gè)體差異，但總體趨勢(shì)是"備忘錄"變小，為了記錄新的內(nèi)容，往往需要?jiǎng)h除并替換之前的信息。對(duì)老年人而言，添加新信息或完全檢索以前存儲(chǔ)的信息往往更加困難。即使是健康的青年人，最新的研究數(shù)據(jù)表明，工作記憶能夠同時(shí)存儲(chǔ)的容量?jī)H限于三個(gè)信息。例如，在工作記憶測(cè)試(閱讀廣度測(cè)試)中，同時(shí)進(jìn)行句子含義處理并保持(記憶)的詞語(yǔ)平均僅為三個(gè)左右。這類要求同時(shí)執(zhí)行保持與處理任務(wù)，被稱為雙重任務(wù)。

二， 工作記憶的未來導(dǎo)向性

記憶包括存儲(chǔ)知識(shí)的陳述性記憶、存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)技能等的程序性記憶以及存儲(chǔ)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)的情景記憶等，這些都是長(zhǎng)期記憶，而非如工作記憶般的短期記憶。工作記憶通過將這些長(zhǎng)期記憶與短期記憶連接，在實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的過程中扮演了時(shí)間上的粘合角色。也就是說，工作記憶將記憶中的知識(shí)連接到實(shí)際行動(dòng)中，從而達(dá)到目標(biāo)。此外，工作記憶還包括支撐制定計(jì)劃并考慮優(yōu)先順序來執(zhí)行的心理能力，稱為執(zhí)行功能。工作記憶多成分模型表明，工作記憶由中樞執(zhí)行系統(tǒng)控制和控制下的音韻循環(huán)和事件(情景)緩存區(qū)以及視覺空間模式畫板(視空板)子系統(tǒng)共同協(xié)作。這個(gè)模型中，通過音韻循環(huán)與語(yǔ)言性工作記憶鏈接、長(zhǎng)期記憶性事件與事件(情景)緩存區(qū)鏈接，視覺意義記憶與視覺空間模式畫板連接來控制著人類的認(rèn)知和行為或志向性意識(shí)(圖-1)。

工作記憶具有面向近未來的積極導(dǎo)向。該模型中的中樞執(zhí)行系統(tǒng)主要在大腦的前額前葉背外側(cè)區(qū)域(dorsolateral prefrontal cortex; DLPFC)中工作，其功能在前額前葉最成熟的青年時(shí)期達(dá)到頂峰。研究顯示，由于幼兒在4歲之前前額葉尚未成熟或65歲以上前額葉功能衰退時(shí)，該功能較為薄弱。

圖-1工作記憶的多成分模型

三，工作記憶與認(rèn)知老化(cognitive aging)

伴隨大腦老化會(huì)影響老年人的工作記憶并且波及到行為。從行為數(shù)據(jù)來看，老年人由于工作記憶功能的衰退導(dǎo)致的健忘或行動(dòng)遺忘在60歲以后逐漸增多。然而，個(gè)體差異顯著，有些人到80歲時(shí)仍與青年時(shí)期相差無異。還有些人卻因患上認(rèn)知癥，在執(zhí)行工作記憶任務(wù)時(shí)出現(xiàn)了對(duì)任務(wù)理解問題。在腦科學(xué)上，工作記憶測(cè)試的成績(jī)下降或輕度認(rèn)知障礙(mildcognitive impairment;MCI)檢測(cè)得分降低的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，比單純年齡(65歲以上的高齡)更重要，因?yàn)檫@些變化在65歲及以后(或更早)發(fā)生會(huì)因人而異。健忘與記憶測(cè)試得分密切相關(guān)，并且MCI得分降低可能提高了認(rèn)知癥的風(fēng)險(xiǎn)，因此必須引起足夠重視。被稱為適應(yīng)社會(huì)生活的大腦基礎(chǔ)功能的社會(huì)大腦功能的衰退，往往與前額葉廣泛的功能下降有關(guān)。前額葉皮質(zhì)對(duì)工作記憶尤為重要，涉及高級(jí)思維、學(xué)習(xí)、自我認(rèn)知等多種心理功能。

從老年期的更廣闊視角，觀察中青年期以后的整體認(rèn)知功能變化，許多認(rèn)知功能隨著年齡增加逐漸下降，但也有些認(rèn)知功能在老年期仍能維持與中青年期相似的水平。例如，雖然工作記憶任務(wù)中要求快速反應(yīng)的部分確實(shí)有所下降，但并非所有認(rèn)知功能都在老年人中表現(xiàn)較差，例如，保持著穩(wěn)定的心智理論(theory of mind)[4]功能，尤其是理解他人心理狀態(tài)的功能，對(duì)社會(huì)適應(yīng)性至關(guān)重要。只要社會(huì)大腦的中心區(qū)域內(nèi)側(cè)前額葉(MPFC)未受到嚴(yán)重?fù)p害，這一功能便可持續(xù)保持穩(wěn)定。因此，心智理論作為形成于幼兒期后的社會(huì)大腦功能，可能是終生維持最穩(wěn)定的部分。

近些年來，工作記憶領(lǐng)域的研究更多是從認(rèn)知老化(cognitive aging)的角度廣泛展開，研究重點(diǎn)放在為何某些人工作記憶和記憶功能衰退較快，而另一些人則表現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定。工作記憶的多樣功能如何與健康老年人認(rèn)知功能的個(gè)體差異相關(guān)也是研究重點(diǎn)。在很多研究測(cè)試中，涉及反應(yīng)速度的任務(wù)可能導(dǎo)致老年人的表面成績(jī)下降，但發(fā)現(xiàn)，調(diào)整反應(yīng)速度或按鈕按下的時(shí)間后，健康老年人與青壯年人的表現(xiàn)差異減少。這表明信息處理的效率與速度相關(guān)，信息處理速度的下降是老年人工作記憶表現(xiàn)不佳的原因之一。有關(guān)個(gè)體差異性的實(shí)驗(yàn)表明，高容量工作記憶的老年人在高負(fù)荷任務(wù)下表現(xiàn)優(yōu)于低容量工作記憶的老年人(例如色彩視覺工作記憶任務(wù))。

圖-2 6種工作記憶任務(wù)的平均值(z得分)和年齡

(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)

關(guān)于老年人普遍成績(jī)下降的許多研究數(shù)據(jù)表明，在不同年齡段中，包括老年人在內(nèi)的健康成人的工作記憶均表現(xiàn)了下降。研究了操作跨度(OSpan)、閱讀跨度(RSpan)和運(yùn)行記憶跨度(Running memory)等任務(wù)，分別對(duì)724名、1460名和1563名25至85歲的被試者進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果顯示在所有記憶測(cè)試中，成績(jī)隨年齡呈線性下降(z得分)(圖-2)。另一項(xiàng)對(duì)55753名8至75歲人群的視覺工作記憶的測(cè)試結(jié)果也表明，老年人的成績(jī)是下降的。此外，包含推理的烏鴉彩色矩陣檢測(cè)和記憶(詞語(yǔ)再生)以及需要速度的數(shù)字符號(hào)測(cè)試各任務(wù)同樣表現(xiàn)出下降趨勢(shì)(圖-3)。

工作記憶任務(wù)包含多種保持與處理任務(wù)，如n-Back任務(wù)、反向數(shù)字跨度任務(wù)、閱讀跨度任務(wù)和更新任務(wù)等。所有需要速度的任務(wù)中，老年人均表現(xiàn)出成績(jī)下降的趨勢(shì)。

圖-3 推理(烏鴉彩色矩陣檢測(cè))、記憶(詞語(yǔ)再生)及速度(數(shù)字符號(hào))任務(wù)的平均值(得分)與年齡

(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，前額葉的功能

在人體的生理發(fā)育發(fā)展過程中，例如將年齡(橫坐標(biāo)軸)和體重(橫縱坐標(biāo)軸)的曲線被稱為生長(zhǎng)曲線，這一曲線從出生到成年期急速上升，隨后穩(wěn)定，最終在老年期逐漸下降。若測(cè)量腦重量，初生嬰兒的腦重量約為400克，一年后翻倍，在4至5歲時(shí)增至約3倍，到20歲時(shí)達(dá)到約1300克，此后從中年到老年逐漸減少。尤其是工作記憶的核心區(qū)域前額葉的體積數(shù)據(jù)更為有趣。研究者大極等人對(duì)457名從新生兒到老年人的健康者的腦部圖像研究顯示，前額葉皮質(zhì)在出生后至10歲迅速增長(zhǎng)，至此與成人比率相近。然而，從30歲起體積比逐漸下降，60歲后緩慢減少，80歲后急劇下降。前額葉中，特別是前額前葉(PFC)包含重要的社會(huì)腦區(qū)域，如背外側(cè)前額葉(DLPFC)、腹外側(cè)前額葉(VLPFC)、內(nèi)側(cè)前額葉(MPFC)、眶額葉皮質(zhì)(OFC)和前扣帶皮質(zhì)(ACC)。這些區(qū)域形成的網(wǎng)絡(luò)參與控制社會(huì)適應(yīng)所需的認(rèn)知與行為的執(zhí)行功能。老年人工作記憶的普遍下降可能與前扣帶皮質(zhì)(ACC)和背外側(cè)前額葉(DLPFC)中的執(zhí)行功能衰退有關(guān)。

五，執(zhí)行功能

執(zhí)行功能包括制定計(jì)劃并預(yù)測(cè)結(jié)果的能力、認(rèn)知并評(píng)價(jià)當(dāng)前行為的能力、抑制行為的能力，以及在特定情境下進(jìn)行社會(huì)性抑制的能力。這些能力涉及信息更新和注意力的適當(dāng)轉(zhuǎn)換。執(zhí)行功能的障礙會(huì)引起多種社會(huì)不適應(yīng)癥狀。前述的心智理論的基礎(chǔ)形成需要社會(huì)腦在4至5歲這一關(guān)鍵期的成熟，這也與前額前葉成熟后的執(zhí)行功能相關(guān)聯(lián)。同時(shí)，在執(zhí)行功能障礙的老年人中，心智理論功能也會(huì)下降。伴隨頻繁健忘的記憶障礙可能與老年期前額前葉功能衰退帶來的執(zhí)行功能下降相關(guān)。前額前葉的成熟與衰退對(duì)個(gè)體一生中的社會(huì)適應(yīng)發(fā)揮著重要作用。前額葉的內(nèi)外側(cè)以及頂葉、顳葉和枕葉的社會(huì)腦相關(guān)區(qū)域從出生到5至6歲間快速發(fā)展，并加速至20歲左右達(dá)到頂峰，隨后在中年期保持活躍，最終在老年期逐漸進(jìn)入功能性衰退(圖-4)。

圖-4 衰老與額葉功能升降示意圖 [3]

六， 老年人中下降較緩的工作記憶任務(wù)

如圖9-4所示，前額葉的功能在青年期達(dá)到頂峰，并在老年期逐漸下降，但并非所有功能都會(huì)下降。圖9-5展示了年齡對(duì)五種工作記憶任務(wù)得分變化的影響。此數(shù)據(jù)由英國(guó)廣播公司(BBC)協(xié)助，通過互聯(lián)網(wǎng)收集了11萬名8至80歲參與者的得分(縱向條形圖表示數(shù)據(jù)的分布)。任務(wù)包括：數(shù)字跨度(按順序視覺呈現(xiàn)的數(shù)字再現(xiàn))、工作記憶跨度測(cè)試(閱讀跨度測(cè)試：一邊閱讀理解一系列句子的含義，一邊再現(xiàn)句末單詞)、特征綁定測(cè)試(顏色、形狀與位置特征的組合再現(xiàn))、視覺模式跨度測(cè)試(在矩陣上的視覺模式再現(xiàn))和空間方位測(cè)試(識(shí)別持桿的手的方向)。多數(shù)任務(wù)在20歲初期表現(xiàn)較高，數(shù)字跨度在30歲后期達(dá)到峰值，并在老年期幾乎不下降，而視覺模式和特征綁定的得分從20歲起便持續(xù)下降。這表明前額前葉參與的五種工作記憶任務(wù)受年齡影響不同(圖-5)。在數(shù)字跨度測(cè)試中，60多歲老年人與年輕人得分相差不大，空間方位和工作記憶跨度測(cè)試等任務(wù)的得分下降也較為緩慢。成績(jī)下降較緩的原因可能在于所使用的策略，若能運(yùn)用語(yǔ)言策略，某些認(rèn)知功能的下降便不那么顯著。

圖-5 隨年齡變化的五項(xiàng)工作記憶任務(wù)得分變化(以20歲得分為基準(zhǔn)顯示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)

不同的任務(wù)對(duì)年齡的影響差異表明，工作記憶是由一系列不同的認(rèn)知功能集合組成的，這需要修正老齡化導(dǎo)致所有認(rèn)知功能下降的消極假設(shè)。此外，雙重任務(wù)(同時(shí)執(zhí)行兩個(gè)任務(wù))中老年人的表現(xiàn)通常會(huì)下降，但實(shí)際情況顯示，在數(shù)字跨度測(cè)試中年齡影響并不顯著，這也與傳統(tǒng)假設(shè)有所不同。數(shù)據(jù)的誤差分布顯示，老年人在數(shù)字跨度任務(wù)中更傾向于使用適合該任務(wù)的策略(特別是語(yǔ)言策略)，而年輕人則多使用單一策略(在視覺模式跨度任務(wù)中則往往相反)。另一個(gè)顯示老年人認(rèn)知功能未下降的實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行一項(xiàng)雙重任務(wù)，即在使用操縱桿追蹤電腦上隨機(jī)移動(dòng)的目標(biāo)的同時(shí)，重復(fù)聽到的一系列數(shù)字。對(duì)于健康者來說，雖然與單任務(wù)相比成績(jī)會(huì)下降20-30%，但老年人(28人，57-72歲)與年輕人(20人，20-31歲)相比成績(jī)并未顯著下降(圖-6)，而阿爾茨海默病患者成績(jī)則大幅下降(Baddeley A.等，1986)。

大腦前額前葉不僅與工作記憶有關(guān)還與"自我"意識(shí)有關(guān)，在幼兒期，大腦前額前葉逐步成熟過程中，個(gè)體對(duì)"自我"的意識(shí)開始萌芽，而在老年期，前額前葉功能下降的預(yù)兆則是對(duì)"自我喪失"的意識(shí)。老年人對(duì)健忘的認(rèn)知可能帶有對(duì)自我意識(shí)喪失的潛在恐懼。若這種情況從輕度認(rèn)知障礙(MCI)發(fā)展到前額前葉和海馬萎縮，便會(huì)導(dǎo)致自我崩潰。但由于年輕人和老年人間的個(gè)體差異較大，許多老年人仍然能夠維持與年輕人相似的社會(huì)大腦功能。此外，通過訓(xùn)練、其他腦區(qū)的重構(gòu)或補(bǔ)償機(jī)制，年輕人和老年人都可能進(jìn)行認(rèn)知功能的康復(fù)。

圖-6 健康年輕人與健康老年人在執(zhí)行單任務(wù)和雙重任務(wù)中的成績(jī)比較

(Baddeley A, Logie R, BressiS, Della Sala S, et al.: Dementia andworking memory. Q J Exp PsycholA, 38 (4):603-618,1986)

綜上以認(rèn)知功能的差異和個(gè)體差異為例，老年人工作記憶功能就平均而言確實(shí)存在下降趨勢(shì)，但是"老年人工作記憶功能全面下降"的觀念并不完全正確，。為防止老年人認(rèn)知功能衰退，亟需發(fā)展福祉與照護(hù)機(jī)器人等服務(wù)機(jī)器人。此外，通過腦機(jī)接口技術(shù)的進(jìn)展，提高老年人身體功能和前額前葉功能的技術(shù)有望成為新的社會(huì)系統(tǒng)，同時(shí)防止社會(huì)大腦衰退的各種手段也急需得到了開發(fā)。工作記憶訓(xùn)練也有望提高前額前葉的活性值來提高認(rèn)知成績(jī)，同時(shí)希望融合社會(huì)大腦領(lǐng)域的研究得到發(fā)展，以助力這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

楊金宇 初稿(健康界): 2024.11.11

引用資料：

[1] 最新老年心理學(xué) 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 最新老年心理學(xué) P125

松田 修 (編集) 出 :ワールドプランニング

[3] 苧阪直行編:社會(huì)脳シリ一ズ8成長(zhǎng)し衰退する脳;神経発達(dá)學(xué)と神経加齢學(xué).新曜社，東京，2015

[4] 心智理論(theory of mind)是一種理解他人心理狀態(tài)的能力，即能夠推測(cè)他人的信念、意圖、情感和觀點(diǎn)，并意識(shí)到這些可能與自己不同。

[5] ChatGPT 4.0

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