摘要
小脑在高级认知功能中的作用日益受到关注。然而,老化过程中小脑白质微结构及其结构网络拓扑的变化仍缺乏系统研究。本研究旨在系统探究老化对小脑白质微结构和结构网络拓扑的影响,并分析其与认知控制的关系。
共纳入87名健康受试者(41名年轻人,46名认知正常老年人),采集弥散加权与结构磁共振数据。通过标准预处理获得扩散张量成像指标,包括各向异性分数(fractional anisotropy,FA)、平均弥散率(mean diffusivity,MD)、径向弥散率(radial diffusivity,RD)和轴向弥散率(axial diffusivity,AD),以及扩散峰度成像指标,包括平均峰度(mean kurtosis,MK)、轴向峰度(axial kurtosis,AK)、径向峰度(radial kurtosis,RK)和峰度各向异性(fractional anisotropy of kurtosis,FAK)。采用基于纤维束的空间统计分析(tract-based spatial statistics,TBSS)及小脑脚感兴趣区(region of interest,ROI)分析方法评估小脑白质微结构。利用确定性纤维追踪构建小脑及全脑结构网络,并运用图论分析方法评估网络的全局及节点拓扑属性。通过相关分析探讨小脑改变与多源干扰任务(multi-source interference task,MSIT)表现之间的关系。
扩散张量成像结果显示,与年轻人相比,老年人双侧小脑上脚的 FA 值增加,小脑中脚的 MD、 RD 和AD 值降低。弥散峰度分析进一步显示,老年人小脑中脚及双侧小脑上脚的MK 和 RK 值增高,而 AK 和 FAK 值无显著差异。在小脑结构网络中,老年人表现出更低的全局效率和更高的特征路径长度。在节点层面,多个小脑区域的节点效率显著降低,包括右侧 Crus I、 Crus II、 VIIIa、 VIIIb 区,以及双侧 VIIb 和 IX 区。在老年人中,部分小脑区域的节点效率与多源干扰任务的反应时差异呈负相关,但这些相关性在错误发现率校正后未达到统计学显著。
本研究揭示了一种独特的小脑老化模式,即微观结构的非典型增强与网络效率的降低并存。这些结果凸显了脑老化的区域异质性,并提示小脑的结构重组可能对年龄相关的认知控制变化有潜在贡献。
