人类大脑在整个成年期会经历一系列的结构和功能神经性变化，包括脑容量减低、突触密度减少、白质密度的改变等等。虽然已有一些神经影像研究观察了成年人的语言产生能力及其与大脑功能或灰质结构体积的关系、以及年轻人和老年人在语言产生能力上的神经功能差异，但大脑白质结构对成年人语言产生能力的作用还有待阐明。

近日，美国威斯康星大学麦迪逊分校放射学系博士研究生Benjamin Yeske与福建师范大学海峡两岸文化发展协同创新中心的侯建成教授等合作者在Frontiers in Aging Neuroscience (2021 IF = 5.750 ) 发表了题为“Differences in diffusion tensor imaging white matter integrity related to verbal fluency between young and old adults”的研究论文。

研究者选取了38名健康年轻人 (平均年龄23.58岁) 和35名健康老年人 (平均年龄60.91岁)，每名被试接受了扩散张量成像 (DTI) 扫描。采用控制性口语单词联想测验 (Controlled Oral Word Association Test, COWAT；也是一种音位语言流畅性任务, phonemic verbal fluency task) 观察被试的语言产生能力。采用基于纤维束追踪空间统计分析 (TBSS) 对12个与语言产生相关的白质区域 (大脑双侧的前放射冠ACR、上放射冠SCR、后放射冠PCR、外囊EC、钩束UF、上纵束SLF，均来自JHU-ICBM-DTI-81白质图谱) 分别进行了分数各向异性 (FA)、平均扩散系数 (MD)、轴向扩散系数 (AD)、径向扩散系数 (RD) 和局部扩散同质性 (LDH) 的基于体素的扩散度量值的组间差异评估。

另外，为更好观察TBSS各指标的组间差异，进行了控制性别和教育水平的协方差分析 (ANCOVA)，并采用了Bonferroni校正后的统计阈值p < 0.00083 (0.05/60个脑区) 。最后通过在ANCOVA中发现的显著TBSS差异脑区与单词联想测验得分进行相关性分析。

研究发现: 

1. 老年被试的语言能力得分显著高于年轻被试 (p = .021)。

2. 与老年被试相比, (1) 青年被试在双侧前放射冠的FA显著增加; (2) 右侧前放射冠的MD显著降低，而左侧钩束的MD显著增加; (3) 双侧前放射冠的RD显著降低; (4) 两组被试在AD和LDH无显著差异。

3. 老年被试的语言能力得分与左侧钩束的MD呈显著正相关，但年轻被试的语言能力得分和DTI指标之间没有显著相关。

图1. 在JHU白质图谱中有统计学意义的白质区域组间差异。ACR: 前放射冠; UF: 钩束。TBSS骨架和JHU区域覆盖在HCP 1065 FA模板上。绿色: 白质骨架; 红色: 右侧前放射冠; 蓝色: 左放射冠; 粉色: 左侧钩束。

研究结果表明，负责语言产生的某些大脑白质区域对老化是敏感的。尽管研究中老年被试的语言能力得分显著高于年轻被试，但老年被试可能使用了其他的补偿策略来保证其语言能力。HAROLD模型表明某些认知能力 (也包括语言产生能力，参见Kim, et al., 2018) 随年龄增长而失去某些大脑半球的特殊化，从而抵消与年龄增长有关的认知缺陷 。虽然与年龄有关的白质结构变化可能有别于大脑损伤或脑切除之后的补偿机制，但这表明大脑有自身的能力来重新构建语言加工路径或保留语言能力。

该论文的共同第一作者是美国威斯康星大学麦迪逊分校放射学系的博士研究生Benjamin Yeske和福建师范大学海峡两岸文化发展协同创新中心的侯建成教授，合作作者分别是威斯康星大学麦迪逊分校放射学系的Nagesh Adluru博士、Veena Nair博士及Vivek Prabhakaran副教授。该研究得到美国国立卫生研究院 (NIH)的资助。

*本文来源于“ brainnews认知心理”