本文是由Jolien Gooijers、Lisa Pauwels、Melina Hehl、Caroline Seer、Koen Cuypers和Stephan P. Swinnen共同撰写的综述文章，发表在*Ageing Research Reviews*期刊2024年第102卷。作者团队来自比利时KU Leuven的运动控制与神经可塑性研究组、Leuven脑科学研究所(LBI)以及Hasselt大学康复研究所(REVAL)的神经可塑性与运动控制研究组。这篇综述系统探讨了老龄化过程中大脑可塑性(neuroplasticity)与运动技能学习(motor skill learning)的关系，挑战了”老年人难以学习新技能”的传统观念，为促进健康老龄化提供了神经科学依据。
传统观点认为神经可塑性在青年期达到顶峰后随年龄增长逐渐下降。然而，现代神经影像技术（如功能磁共振成像fMRI、弥散加权成像DWI、磁共振波谱MRS）和非侵入性脑刺激技术（如经颅磁刺激TMS、经颅直流电刺激tDCS）的研究表明，大脑具有终身可塑性。即使在60岁及以上，大脑仍能重组神经回路并适应新的经验、挑战和学习任务。
支持证据包括： - 行为研究表明老年人虽表现出运动性能下降（动作变慢、准确性降低），但仍能通过训练改善技能 - 神经影像显示老年人学习新运动技能时伴随大脑结构（灰质和白质）、功能（活动和连接）和神经化学（如γ-氨基丁酸GABA水平）的变化 - 长期从事特定运动技能（如乐器演奏、舞蹈）的老年人显示出更好的脑结构保持
运动技能学习涉及三个阶段：编码（encoding，获取新信息）、巩固（consolidation，转化为稳定记忆）和提取（retrieval，回忆信息）。老年人在这三个阶段的神经机制表现出特殊模式：
灰质可塑性： - 基线灰质体积与学习能力相关：较大的小脑半球和壳核体积与更好的初期学习相关；外侧前额叶皮层体积与后期学习表现相关 - 训练诱导的灰质变化：老年人通过特定训练（如杂耍、钢琴、舞蹈）可引发灰质体积增加，主要发生在运动区、感觉处理区及前额叶和海马结构 - 音乐家长效训练效应：老年音乐家相比非音乐家显示出更好的小脑灰质保持，且前额叶区域灰质厚度随年龄增长保持稳定甚至增加
白质可塑性： - 基线白质微观结构与学习相关：较高的各向异性分数(fractional anisotropy, FA)和较低的径向扩散系数(radial diffusivity, RD)与更好的学习效果相关 - 舞蹈干预效果：6个月舞蹈训练导致胼胝体体积增加，穹窿(fornix)FA值增加，反映白质微观结构改善 - 年龄相关差异：老年人普遍表现出FA值降低，但白质-行为关系模式与年轻人相似
老年人运动学习时表现出独特的功能激活模式：
功能活动： - 过度激活(hyperactivation)现象：相比年轻人，老年人在执行运动任务时通常表现出更广泛或更强的脑区激活 - 两种解释理论： * 去分化假设(de-differentiation hypothesis)：反映功能特异性下降和抑制控制减弱 * 补偿假设(compensation hypothesis)：额外的脑区招募有助于抵消年龄相关的性能缺陷 - 训练效应：运动训练可诱导神经效率提高，表现为激活减少，但老年人仍保持相对较高的激活水平
功能连接： - 老年人表现出默认模式网络(default mode network, DMN)功能改变：静息态功能连接减弱，任务执行时DMN去激活减少 - 随机练习(contextual interference)效应：相比区块练习，随机练习导致老年人感觉运动区和DMN更强的激活调制，与更好的技能保持相关 - 网络重组：老年人表现出更强的额顶网络(frontoparietal network)参与，可能补偿皮质下功能下降
γ-氨基丁酸(GABA)作为主要抑制性神经递质，在运动控制和学习中起关键作用： - 老年人表现出GABA能抑制控制下降 - 磁共振波谱(MRS)研究表明运动学习伴随GABA水平变化 - 非侵入性脑刺激(non-invasive brain stimulation, NIBS)可通过调节GABA能传递增强学习
基于对老年人神经可塑性的理解，本文提出多种优化运动学习的策略：
训练方案设计： - 复杂协调训练：舞蹈等结合身体协调、多感官整合和执行功能训练的活动效果显著 - 练习安排：随机练习相比区块练习产生更好的长期保持，尤其对复杂任务 - 训练持续时间：短期训练即可引发功能重组，但结构变化需要更长期干预（数月）
神经调控技术： - 非侵入性脑刺激(NIBS)：如tDCS、TMS可调节皮质兴奋性，增强学习效果 - 靶向干预：针对特定神经网络（如运动网络、前额叶-基底节环路）的调控可能优化学习
个体化方法： - 基于基线脑结构特征预测学习潜力 - 针对个体神经退行性变模式定制训练方案
这篇综述具有重要的理论与应用价值：
科学价值： 1. 系统整合了多模态神经影像证据，建立了老龄化运动学习的神经可塑性框架 2. 挑战了神经可塑性随年龄必然下降的简单观点，强调终身学习潜力 3. 揭示了老年人独特的神经补偿机制和功能重组模式
应用价值： 1. 为设计老年人运动训练和康复方案提供神经科学基础 2. 提出了通过非侵入性脑刺激增强学习效果的干预途径 3. 促进健康老龄化策略，延长”健康寿命(healthspan)”
临床意义： 1. 为神经退行性疾病(如帕金森病)的运动康复提供参考 2. 指导预防性干预延缓运动功能衰退 3. 促进跨学科合作开发新型神经康复技术
作者指出多个有待深入的研究方向： 1. 训练诱导可塑性的时间动态：短期与长期效应的神经机制差异 2. 不同训练模式(类型、强度、频率)的比较研究 3. 神经可塑性个体差异的预测因子 4. 神经调控与行为训练的优化组合 5. 从实验室任务到日常生活技能的转化研究
这篇综述通过整合大量实证研究，强有力地论证了老龄化大脑保留显着的神经可塑性潜力，为促进健康老龄化提供了科学依据和实践指导。作者鼓励老年人积极利用这种潜力，通过针对性训练和干预维持和增强运动与认知功能，提高晚年生活质量。