前额叶皮层激活增强与老年人平衡信心提升的神经机制研究

《GeroScience》：Greater prefrontal cortical activation is associated with higher balance confidence in older adults

本研究针对老年人跌倒恐惧（FoF）这一常见健康问题，通过功能近红外光谱技术（fNIRS）检测前额叶皮层（PFC）在言语流畅性任务中的激活水平，发现较高的氧合血红蛋白（HbO）浓度与更高的平衡信心（ABC评分）显著相关，尤其在右半球及有跌倒史、高龄、女性和低教育水平亚组中关联更强，提示PFC激活可能是维持姿势控制信心的适应性神经机制。

　　

随着年龄增长，跌倒恐惧（Fear of Falling, FoF）已成为困扰众多老年人的突出健康问题，不仅导致活动能力下降、认知功能减退，更严重影响生活质量。传统观点将其视为跌倒后的心理后遗症，但近年研究发现，FoF可能是一种与认知-运动整合功能失调相关的神经行为现象。其中，负责执行控制、注意力调节和预期性运动计划的前额叶皮层（Prefrontal Cortex, PFC）被认为是关键神经基础。然而，既往研究多采用双任务范式（同时进行认知和运动任务），难以区分PFC激活究竟是神经效率低下还是适应性代偿的表现，且对平衡信心的评估多为二分法，未能体现其连续变化特征。

为厘清PFC激活与平衡信心的关系，研究人员在《GeroScience》发表论文，招募308名社区老年人（年龄≥60岁），利用功能近红外光谱（functional Near-Infrared Spectroscopy, fNIRS）在非运动条件下（言语流畅性任务）测量PFC脑区氧合血红蛋白（Oxygenated Hemoglobin, HbO）浓度，并以国际通用的活动特异性平衡信心（Activities-specific Balance Confidence, ABC）量表评估受试者的平衡信心水平。结果显示，较高的PFC激活（尤其右外侧和右下区域）与更高的ABC评分显著相关，且在跌倒史、≥75岁、女性和低教育水平亚组中该关联更强，提示PFC可能在脆弱人群中发挥适应性代偿作用，为理解FoF的神经机制提供了新视角。

本研究主要采用以下关键技术方法：使用便携式fNIRS设备（NIRSIT Lite Adult）采集PFC脑区HbO信号，受试者在平板电脑上完成言语流畅性任务（Verbal Fluency Task, VFT），包括休息、控制（重复发音）和任务（生成词语）三个阶段；信号经时序导数分布修复（Temporal Derivative Distribution Repair, TDDR）算法校正运动伪影，并通过一般线性模型（General Linear Model, GLM）对比任务与控制条件的激活差异；平衡信心采用韩文版ABC量表评估；统计分析包括线性回归和按跌倒史、年龄、性别、教育水平分层的亚组分析。

研究结果

PFC激活与平衡信心的整体关联

在调整年龄、性别、婚姻状况、教育、吸烟、跌倒史、慢性病史、用药数量和MMSE评分后，较高HbO水平与较高ABC评分显著相关，关联最强区域为右外侧（β=1.41, p=0.0062）和右下PFC（β=1.41, p=0.0007），而中央区无显著关联（β=0.44, p=0.4247）。总PFC区域也呈现显著正相关（β=1.08, p=0.0008），表明PFC激活增强整体有助于提升平衡信心。

亚组分析揭示脆弱人群关联更强

有跌倒史者中，右半球HbO与ABC评分关联显著（β=2.06, p=0.0020），无跌倒史者关联较弱（β=1.34, p=0.0089）。≥75岁高龄组在右上（β=1.42, p=0.0215）、右外侧（β=1.75, p=0.0161）等区域关联均显著，<75岁组则多不显著。女性在右外侧PFC关联突出（β=2.06, p=0.0065），男性不显著。低教育水平者在右外侧（β=1.47, p=0.0071）等区域关联显著，高教育水平者仅少数区域显著。这些结果提示PFC代偿激活在高风险人群中更为关键。

讨论与结论

本研究通过fNIRS技术发现，老年人在执行纯认知任务时PFC激活增强与平衡信心提升显著相关，挑战了“PFC过度激活即代表神经低效”的传统观点，支持其在特定情境下可作为适应性代偿机制。尤其在高风险人群中，PFC可能通过增强对姿势控制的认知监控和资源分配，帮助维持平衡信心、降低FoF。这一发现为理解FoF的神经基础提供了连续、任务非依赖的证据，并为针对PFC功能的干预措施（如认知训练、神经调控技术）改善老年人移动能力和生活质量提供了理论依据。未来需通过纵向研究和生态效度更高的范式进一步验证因果路径，推动老年跌倒预防策略的神经科学转化。