年轻与老年人群初级运动皮层可塑性调控差异：配对联合刺激与技能习得的神经机制研究

为探究年龄对运动皮层可塑性（M1 plasticity）的影响，John Cirillo团队通过配对联合刺激（PAS）和视觉等长力任务，比较年轻（20-33岁）与老年（60-88岁）受试者的皮质兴奋性（MEP）和抑制功能（SICI/LICI）。研究发现PAS仅增强年轻人皮质兴奋性，而技能习得无年龄差异，且心肺适能（VO2 peak）与PAS效果正相关。该研究为延缓衰老相关运动认知衰退提供了新靶点。

　　

随着老龄化加剧，中枢神经系统退化导致的运动功能下降成为重大健康挑战。初级运动皮层（M1）作为控制运动和技能学习的关键脑区，其可塑性（plasticity）随年龄增长的变化机制尚不明确。既往研究表明，老年人群对长时程增强（LTP）样刺激（如配对联合刺激PAS）的反应减弱，但技能学习诱导的可塑性是否受年龄影响存在争议。此外，γ-氨基丁酸（GABA）介导的抑制功能在可塑性调控中的作用，以及心肺适能（cardiorespiratory fitness）对神经可塑性的影响，均是亟待解决的科学问题。

为解决这些问题，奥克兰大学运动科学系的John Cirillo团队在《Experimental Brain Research》发表研究，通过对比年轻（20-33岁）和老年（60-88岁）受试者在PAS和技能训练后的神经生理变化，揭示了年龄对M1可塑性的差异化调控机制。研究采用经颅磁刺激（TMS）结合自适应阈值追踪技术，量化了皮质兴奋性（MEP振幅）、短间隔皮质内抑制（SICI）和长间隔皮质内抑制（LICI），并引入视觉等长力任务评估行为学表现。

关键技术方法
研究招募31名老年和20名年轻受试者，分三阶段实验：1）PAS干预（200对腕部神经电刺激+M1区TMS，间隔25ms）；2）技能训练（五指等长力序列任务）；3）心肺适能测试（VO₂ peak）。采用TMS记录MEP振幅和抑制指标，结合前后测设计分析干预效果。

研究结果

1. 行为学表现：老年组技能水平低于年轻组（P<0.001），但两组训练后改善程度无差异，表明老年保留技能学习能力。
2. PAS效应：仅年轻组MEP振幅增加131%（P=0.046），老年组无变化；LICI在年轻组增强（25.26% vs 18.70%，P=0.012），老年组减弱（9.04% vs 19.31%，P=0.008），提示GABA_B受体功能随年龄异常。
3. 技能训练效应：两组MEP振幅均增加（年轻153.87%，老年185.43%），SICI增强（AP电流方向更显著，P<0.001），但LICI无变化，表明GABA_A介导的抑制参与技能巩固。
4. 心肺适能作用：VO₂ peak与PAS诱导的MEP增强正相关（ρ=0.331，P=0.036），提示运动可能改善老年神经可塑性。

结论与意义
该研究首次揭示年龄特异性M1可塑性调控模式：PAS依赖GABA_B通路，老年表现为LICI抑制功能缺陷；技能学习则通过GABA_A调控且不受年龄限制。心肺适能作为调节因子，为运动延缓衰老提供了神经科学依据。成果对开发靶向干预策略（如联合运动与神经刺激）具有重要临床价值。