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利用近红外成像技术评估视空间工作记忆负荷下的神经补偿机制

DOI：10.1109/TNSRE.2019.2956459 期刊：IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 阿尔茨海默病的特征是认知能力（尤其是工作记忆）的进行性衰退，而轻度认知障碍（MCI）则是其前驱阶段。普遍认为MCI阶段神经补偿功能尚存，但在阿尔茨海默病中已丧失。本研究采用功能性近红外光谱技术（fNIRS），通过一项新型视觉工作记忆（VSWM）任务探究递增任务负荷对诱导神经补偿的影响。鉴于双侧前额叶皮质（PFC）与VSWM及神经补偿的关联性，重点考察了该脑区。共招募31名健康对照者（HC）、12名MCI患者和18名轻度阿尔茨海默病患者（mAD）。虽然所有组别在行为表现（即得分）上均对递增任务负荷（1至3级）表现出敏感性，但仅MCI组显示出任务负荷对皮质反应（通过fNIRS测量）的显著影响。在较低任务负荷下，MCI组与HC组的双侧PFC激活无差异。仅在中等任务负荷时，MCI组才表现出以过度激活为特征的神经补偿。mAD组缺乏过度激活且各任务负荷下的表现显著更差，表明由于更严重的神经退行性变导致补偿功能丧失。本研究揭示了认知负荷理论与神经补偿机制的相互作用，实验证明通过该VSWM任务在适当认知负荷下诱导神经补偿具有可行性，这为开发针对痴呆人群的有效认知训练与康复方案提供了新思路。
作者： Wei Chun Ung，Kah Hui Yap，Esther Gunaseli M. Ebenezer，Pui See Chin，Nadira Nordin，Sook Ching Chan，Hung Loong Yip，Cheng-Kai Lu，Masashi Kiguchi，Tong Boon Tang
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

本研究通过一项采用功能性近红外光谱技术(fNIRS)的新型视觉工作记忆(VSWM)任务，探究了增加任务负荷作为诱导神经补偿手段的效果。

研究成果

研究发现，在阿尔茨海默病病理进展过程中，随着双侧大脑半球的萎缩，视觉空间工作记忆（VSWM）受到相似程度的影响。双侧前额叶皮质（PFC）对视觉空间工作记忆表现的神经补偿作用相当。神经补偿反应模式受任务负荷影响，这种影响在轻度认知障碍（MCI）患者中尤为显著。实验结果表明，通过采用适当认知负荷的视觉空间工作记忆任务可诱导神经补偿，这为开发针对痴呆人群的有效认知训练和康复方案提供了可行途径。

研究不足

本研究未进一步探究任务性质对血流动力学反应的影响。另一局限在于仅设置了三个难度等级，可能对健康对照组而言挑战性不足，难以观察到脑激活的显著变化。

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