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随着人口老龄化问题的加剧,老年人视知觉能力的变化得到了越来越多研究者的关注。视知觉的损伤,尤其是视运动知觉的损伤严重影响老年人的生活质量甚至是生命安全。其中,整体运动知觉在视运动知觉的研究中占有重要地位,老年人整体运动知觉的损伤可能反映了其认知能力的下降,甚至可以预测阿尔兹海默症临床评估的严重程度等。然而,目前关于整体运动知觉老化方面的研究仍有许多局限性。因此,本研究结合心理物理学方法、问卷调查法和功能磁共振成像技术,选取18~30岁的青年人和60岁以上的认知健康老年人作为研究对象,采用经典随机运动点阵范式,以被试在点阵任务中的运动一致性阈值为指标评估其对整体运动的知觉敏感性,系统地考察整体运动知觉的老化效应及其影响因素,老化的视觉机制以及神经基础。
实验1的4个小实验(实验1a~d)分别采用水平、垂直、旋转和径向随机运动点阵,对青年人和无认知障碍的健康老年人的整体运动一致性阈值进行比较,发现老年组的整体运动一致性阈值显著高于青年组,且老年组水平向右、垂直向下、顺时针旋转和径向外扩条件下的整体运动一致性阈值显著高于相反方向的阈值。这些结果表明老年人整体运动知觉存在老化效应,且该老化效应存在方向特异性:水平向右、垂直向下、顺时针旋转和径向外扩方向的整体运动知觉老化程度更加严重。小实验1e采用实验内元分析技术,将实验1a~d的结果进行整合,对整体运动知觉老化的总效应进行估计,发现老年组与青年组整体运动一致性阈值之差的效应量显著大于0,说明老年人对整体运动的知觉敏感性存在普遍性的下降。
实验2结合问卷调查信息和被试在随机点阵任务中的行为表现,采用最优尺度回归模型进行探索性分析,探索影响整体运动知觉老化的知觉主体因素。发现老年人和青年人的整体运动知觉受不同因素影响,体育锻炼、阅读活动均对老年人的整体运动知觉有积极作用,但这些因素不影响青年人的整体运动知觉。另外,性别因素也仅影响老年人的整体运动知觉,老年女性被试径向整体运动一致性阈值显著高于老年男性,而青年个体的整体运动一致性阈值之间不存在性别差异,且游戏因素只影响青年人的整体运动知觉。
实验3使用知觉模板模型(PTM),以速度变化为外部噪声,探究整体运动知觉老化或者整体运动知觉效率下降的视觉机制及其影响因素。发现,在1°/s~9.5°/s的速度范围内,老年组的整体运动一致性阈值表现出高于青年组的总趋势,相对于青年组,老年组表征内部加法噪声和排除外部噪声能力变化的Aa和Af均大于1,且Aa>>Af,提示速度噪声下老年人整体运动知觉效率的下降是由于其内部加法噪声增强和排除外部噪声能力减弱共同作用导致的,其中内部加法噪声的增强更为严重。此外还发现,1)老年女性被试在中低等速度下的整体阈值显著高于老年男性被试,老年女性被试内部加法噪声显著高于老年男性被试,而两组被试排除外部噪声能力之间不存在显著差异;2)养生型锻炼组老年人阈值显著低于速度型锻炼组和无锻炼组,其内部加法噪声显著低于无锻炼组,也明显低于速度型和技能型锻炼组(未达到显著水平);3)有阅读习惯个体的阈值显著低于无阅读习惯个体,其内部加法噪声显著低于无阅读习惯个体;4)认知健康脑结构异常组老年人的整体运动一致性阈值显著高于脑结构正常组,其内部加法噪声更强、排除外部噪声能力更弱,其中内部加法噪声的增强更为显著。这些结果提示,适当的体育锻炼和阅读习惯有可能延缓整体运动知觉的老化,而行为学上整体运动知觉的下降或许可以在一定程度上反映脑结构的亚临床病变。
实验4采用静息态功能磁共振成像技术,对无认知障碍、脑结构正常老年人和青年人安静状态下整体运动知觉加工相关脑区的功能活动特征及其与行为指标的相关性进行分析,发现老年被试左右楔叶、右侧枕下回和枕中回的局部一致性均显著低于青年被试,并且与个体的整体运动一致性阈值存在显著的负相关;老年组左右侧颞中回(MT/V5)的低频振荡幅度均显著低于青年组,左枕中回(V2)的低频振幅显著高于青年组,并且右侧颞中回和左枕中回的低频振幅与个体的整体运动一致性阈值存在显著的负相关;老年组V1区与右直回之间的功能连接强度,V2区与左中央旁小叶、右侧小脑上部、右眶部额下回和右额中回之间的功能连接强度,V3与左侧颞上回、左顶下缘角回和右中央后回之间的功能连接强度,MT/V5区与右舌回、左顶上回、右颞中回和左枕中回之间的功能连接强度均显著高于青年组,且这些功能连接均与个体的整体运动一致性阈值存在显著的正相关;老年组V1和V3、MT/V5,V2和V3、MT/V5,以及V3和MT/V5之间的功能连接强度均显著高于青年组,且均与个体的整体运动一致性阈值存在显著的正相关;老年组颞上回和颞下回大部分区域的节点度、节点效率和介数均显著低于青年组;老年组的“小世界”属性显著低于青年组,且该属性与个体的整体运动一致性阈值之间存在显著的负相关。这些结果表明老年人整体运动敏感性的降低与V1、V2、V3和MT/V5区的局部功能活动、功能连接强度,以及全脑的功能活动有关。
综上所述,本研究的结果支持了整体运动知觉存在老化的观点,且首次证明这种老化存在方向特异性。老年人对整体运动的知觉敏感性的降低主要是其内部加法噪声增强和排除外部噪声能力减弱共同导致的,内部加法噪声加强更明显。老年人的生活习惯和脑结构亚临床病变均影响其整体运动敏感性和知觉模板参数。在脑机制层面,老年人对整体运动的知觉敏感性的降低与V1、V2、V3和MT/V5区的局部功能活动、功能连接强度,以及全脑的功能活动有关。这些结果为完善整体运动知觉老化的理论基础,为实践中制定延缓整体运动知觉老化的方法提供了科学依据。
实验1的4个小实验(实验1a~d)分别采用水平、垂直、旋转和径向随机运动点阵,对青年人和无认知障碍的健康老年人的整体运动一致性阈值进行比较,发现老年组的整体运动一致性阈值显著高于青年组,且老年组水平向右、垂直向下、顺时针旋转和径向外扩条件下的整体运动一致性阈值显著高于相反方向的阈值。这些结果表明老年人整体运动知觉存在老化效应,且该老化效应存在方向特异性:水平向右、垂直向下、顺时针旋转和径向外扩方向的整体运动知觉老化程度更加严重。小实验1e采用实验内元分析技术,将实验1a~d的结果进行整合,对整体运动知觉老化的总效应进行估计,发现老年组与青年组整体运动一致性阈值之差的效应量显著大于0,说明老年人对整体运动的知觉敏感性存在普遍性的下降。
实验2结合问卷调查信息和被试在随机点阵任务中的行为表现,采用最优尺度回归模型进行探索性分析,探索影响整体运动知觉老化的知觉主体因素。发现老年人和青年人的整体运动知觉受不同因素影响,体育锻炼、阅读活动均对老年人的整体运动知觉有积极作用,但这些因素不影响青年人的整体运动知觉。另外,性别因素也仅影响老年人的整体运动知觉,老年女性被试径向整体运动一致性阈值显著高于老年男性,而青年个体的整体运动一致性阈值之间不存在性别差异,且游戏因素只影响青年人的整体运动知觉。
实验3使用知觉模板模型(PTM),以速度变化为外部噪声,探究整体运动知觉老化或者整体运动知觉效率下降的视觉机制及其影响因素。发现,在1°/s~9.5°/s的速度范围内,老年组的整体运动一致性阈值表现出高于青年组的总趋势,相对于青年组,老年组表征内部加法噪声和排除外部噪声能力变化的Aa和Af均大于1,且Aa>>Af,提示速度噪声下老年人整体运动知觉效率的下降是由于其内部加法噪声增强和排除外部噪声能力减弱共同作用导致的,其中内部加法噪声的增强更为严重。此外还发现,1)老年女性被试在中低等速度下的整体阈值显著高于老年男性被试,老年女性被试内部加法噪声显著高于老年男性被试,而两组被试排除外部噪声能力之间不存在显著差异;2)养生型锻炼组老年人阈值显著低于速度型锻炼组和无锻炼组,其内部加法噪声显著低于无锻炼组,也明显低于速度型和技能型锻炼组(未达到显著水平);3)有阅读习惯个体的阈值显著低于无阅读习惯个体,其内部加法噪声显著低于无阅读习惯个体;4)认知健康脑结构异常组老年人的整体运动一致性阈值显著高于脑结构正常组,其内部加法噪声更强、排除外部噪声能力更弱,其中内部加法噪声的增强更为显著。这些结果提示,适当的体育锻炼和阅读习惯有可能延缓整体运动知觉的老化,而行为学上整体运动知觉的下降或许可以在一定程度上反映脑结构的亚临床病变。
实验4采用静息态功能磁共振成像技术,对无认知障碍、脑结构正常老年人和青年人安静状态下整体运动知觉加工相关脑区的功能活动特征及其与行为指标的相关性进行分析,发现老年被试左右楔叶、右侧枕下回和枕中回的局部一致性均显著低于青年被试,并且与个体的整体运动一致性阈值存在显著的负相关;老年组左右侧颞中回(MT/V5)的低频振荡幅度均显著低于青年组,左枕中回(V2)的低频振幅显著高于青年组,并且右侧颞中回和左枕中回的低频振幅与个体的整体运动一致性阈值存在显著的负相关;老年组V1区与右直回之间的功能连接强度,V2区与左中央旁小叶、右侧小脑上部、右眶部额下回和右额中回之间的功能连接强度,V3与左侧颞上回、左顶下缘角回和右中央后回之间的功能连接强度,MT/V5区与右舌回、左顶上回、右颞中回和左枕中回之间的功能连接强度均显著高于青年组,且这些功能连接均与个体的整体运动一致性阈值存在显著的正相关;老年组V1和V3、MT/V5,V2和V3、MT/V5,以及V3和MT/V5之间的功能连接强度均显著高于青年组,且均与个体的整体运动一致性阈值存在显著的正相关;老年组颞上回和颞下回大部分区域的节点度、节点效率和介数均显著低于青年组;老年组的“小世界”属性显著低于青年组,且该属性与个体的整体运动一致性阈值之间存在显著的负相关。这些结果表明老年人整体运动敏感性的降低与V1、V2、V3和MT/V5区的局部功能活动、功能连接强度,以及全脑的功能活动有关。
综上所述,本研究的结果支持了整体运动知觉存在老化的观点,且首次证明这种老化存在方向特异性。老年人对整体运动的知觉敏感性的降低主要是其内部加法噪声增强和排除外部噪声能力减弱共同导致的,内部加法噪声加强更明显。老年人的生活习惯和脑结构亚临床病变均影响其整体运动敏感性和知觉模板参数。在脑机制层面,老年人对整体运动的知觉敏感性的降低与V1、V2、V3和MT/V5区的局部功能活动、功能连接强度,以及全脑的功能活动有关。这些结果为完善整体运动知觉老化的理论基础,为实践中制定延缓整体运动知觉老化的方法提供了科学依据。