双语经验减缓脑结构及功能老化的认知神经机制研究

The aging of China's population is accelerating, which challenges our society in the aspects of economy, social management, social security pension, health service, et al. Individual aging process is accompanied with the decline of cognitive ability and the degeneration of brain function and structure. It has been found that bilingualism delays the onset of dementia and slows the cognitive decline of the elderly, especially for executive control ability, and also slows the brain degeneration. However, the underlying neurocognitive mechanisms of how bilingualism slows brain aging is unknown. Here we address this issue with multiple brain-imaging techniques and focus on the following three closely-related aspects: 1) how bilingual experience slows brain structural degeneration; 2) how bilingual experience slows the functional degeneration of the executive control network; 3) how bilingual experience affects the intrinsic relationship between cognitive decline and brain degeneration; 4) to further verify the findings with longitudinal tracking and predictive analysis. Our aim is to reveal the.neurocognitive mechanisms of how bilingualism slows brain degeneration, and to build a preliminary neurocognitive model. The outputs of the project could be potentially applicable in saving social economic cost, slowing cognitive decline and improving the life quality and happiness of aged people.

中国社会老龄化趋势不断加快，对我国经济发展、社会管理、养老保障、医疗服务等方面提出了严峻挑战。个体的老龄化过程伴随着认知能力的下降，以及脑结构、脑功能老化。研究发现，双语经验有助于减缓老年人认知能力，特别是执行控制能力的衰退，并能够延迟老年痴呆症的发生年龄，以及脑结构老化的进程。但双语经验减缓脑结构、功能老化及认知衰退的作用机制尚不清楚。本项目拟针对这一问题，综合使用多种脑成像技术，开展如下三个紧密联系的研究：1）双语经验减缓脑结构老化的作用机制；2）双语经验减缓执行控制脑网络功能衰退的作用机制；3）双语经验减缓脑结构/功能老化进程与其减缓认知能力衰退的关系；4）开展纵向追踪研究并进行预测分析。研究旨在深入揭示双语经验减缓脑结构与功能老化的认知神经机制，并初步建立相应的认知神经模型。研究成果对减缓老年人认知衰退、节省社会经济成本、提高老年人生活质量和幸福感等方面有潜在的应用价值。

我国社会的老龄化现象日益严重。而个体的老龄化过程伴随着认知能力的下降，以及脑结构、脑功能老化。有证据显示双语经验有助于减缓老年人认知能力，特别是执行控制能力的衰退，并能够延迟老年痴呆症的发生年龄，以及脑结构老化的进程。但双语经验减缓脑结构、功能老化及认知衰退的作用机制尚不清楚。本项目拟针对这一问题，综合使用多种脑成像技术，包括任务下功能磁共振成像、结构磁共振成像和弥散张量成像技术（DTI）技术，通过对老年双语者与单语者对照组的对比，揭示脑结构与脑认知及语言功能的老化效应，和双语经验对脑结构与脑功能老化的保护作用。共完成了约120个机时的磁共振脑成像扫描，另外采集了160余名双语者及单语者行为数据。项目系统考察了中老年双语者与单语者对照组的脑结构与脑功能特征及行为特征。有以下重要发现：1）双语经验对脑结构的保护效应主要出现在负责词汇语义表征的双侧颞叶前部、与记忆编码相关的左侧海马、以及左侧脑岛，主要作用于皮层表面积而非皮层厚度。2）双语经验防止大脑老化的作用不以双语者表现出认知控制优势为前提，而是与双语者复杂的词汇语义系统有关。3）双语者在语言控制中，其背侧前扣带皮层的作用是支持目标语言，左侧尾状核则与非熟练语言有更强连接，而且其作用受到语言情境的调节。4）采用图论技术，揭示了手语-口语双模态双语者的双语学习对脑网络结构及其组织方式会产生影响。5）揭示了老年个体口语交流时倾听者-讲述者神经耦合的空间分布和时间进程模式。已发表基金标注SCI或SSCI论文9篇，已录用待发表2篇，后续成果陆续产生中。研究发现对理解双语经验减缓脑结构与功能老化的认知神经机制，为初步建立相应的认知神经模型奠定了基础。成果对减缓老年人认知衰退、节省社会经济成本 、提高老年人生活质量和幸福感等方面有潜在的应用价值。