雙語訓練改善老年人認知功能的系統綜述

軒文如，沈雨晴，周淼，封世文,2

1.南通大學，江蘇南通市 226019；2.江蘇師范大學語言能力協同創新中心，江蘇徐州市221009

0 引言

第七次人口普查顯示，我國60 歲及以上人口為26 402萬人，占總人口的18.70%，比2010年上升5.44個百分點[1]。隨著年齡增長，大腦總體呈現衰退趨勢，會造成認知功能下降，可能引發系列輕度認知障礙(mild cognitive impairment,MCI)問題，嚴重者還會發展為阿爾茨海默病(Alzheimer's disease,AD)等老年性腦疾病。我國60 歲以上人口中，MCI 發病率約14%[2]，推算約3 000 多萬人；澳大利亞的研究顯示，28%MCI 患者3 年內轉化為AD[3]，推算3 年內我國60歲以上老年人AD 發病數將在1 000 萬人左右。美國2010 年花費在AD 等癡呆性疾病的總費用為1 590 億～2 150億美元，2040年還要增加80%左右[4]。MCI或健康狀態下積極開展認知訓練，已經逐漸成為共識。即使老年人，大腦依然有很大可塑性，認知功能可通過學習外語和玩游戲等訓練得到提升[5]。

本研究搜索整理雙語訓練改善老年人認知功能的文獻，分析雙語訓練對老年人認知功能的積極作用和局限性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

采用主題詞和自由詞結合的方式，檢索PubMed、Web of science、ScienceDirect、SpringerLink、萬方、中國知網(CNΚI)，時限為2011 年至2021 年5 月，并追溯納入研究的參考文獻作為補充。

中文檢索策略：(雙語訓練OR 外語訓練OR 多語訓練OR 認知訓練OR 康復訓練)AND (認知功能OR認知能力OR 記憶OR 注意OR 執行能力OR 腦功能)AND 老年人。

英文檢索策略：(the elderly OR the older people OR older adults OR the aging people) AND (bilingual training OR foreign language training OR multilingual training OR cognitive training OR rehabilitation training)AND(cognitive function OR cognitive ability OR memory OR attention OR executive ability OR brain function)。

納入標準：①全文公開發表；②主題是關于健康或有疾患老年人認知功能；③雙語的定義是在日常生活中可以使用兩種語言；④中、英文文獻。

排除標準：①重復報告、研究質量較差而無法深入分析的文獻；②數據不清晰或不完整，無法進行系統分析；③試驗方法不合理。

1.2 文獻篩選和資料提取

由2 名研究者獨立篩選文獻并進行資料的提取，提取的信息包括文獻名稱、作者、發表時間、國家、發表期刊、研究對象、試驗方法和研究結論等。先排除重復文獻，然后通過閱讀標題和摘要剔除無關文獻，最后逐篇閱讀全文判斷是否納入該文獻。若意見不一，則由第三方進行判斷。文獻篩選流程見圖1。

圖1 文獻篩選流程圖

2 結果

2.1 一般情況

經篩選，最終納入英文文獻21 篇[6-26]，主要來自12 個國家。發表時間2011 年至2021 年18 篇，主要集中在2017 年和2019 年，其中瑞典4 篇，英國3 篇，美國、西班牙各2 篇，中國、法國、捷克、以色列、意大利、芬蘭、瑞士各1 篇；主要來源于醫學、神經病學、心理學和生物學等相關期刊。手工回溯納入2011年之前的文獻3篇，均來自加拿大。見表1。

表1 主要文獻分析

續表

2.2 老年人參與的雙語訓練類別

雙語訓練[27]是指在語言干預期間，參與者將學習基本到中級的第二語言技能。一些參與者按規定的強度學習，一些參與者按自己的節奏學習；課堂學習以小組形式進行，主要練習第二語言的口語能力。

本文納入的研究包括前瞻性研究和回顧性研究。研究對象大部分為老年人，在一些對比研究中涉及其他年齡段的不同人群；目標群體包括健康人群、癡呆患者和AD 患者；研究內容包括語言學習[6-8,10-11]、作業練習[9]、放松訓練[12]、問卷調查[13]、認知測試[14]、西蒙任務[21]、任務轉換[18]、語言決策任務[17]、圖片命名和語義分類任務[22]、情境記憶和語言流利性任務[20]、強化訓練[23]、語言培訓[25]等；評估方法包括功能磁共振成像、行為試驗等，對數據采用方差分析、回歸分析等統計分析，同時利用不同模型規范試驗結果。

學習一門外語需要大量的神經網絡協同運作，并刺激不同的認知功能，由此提出學習外語對老年人有益的假設[13]。多語對認知功能有促進作用[28]。定期外語訓練即使不能提高認知功能，也能有效維持認知功能[6]。

2.3 雙語訓練促進認知功能改善的作用途徑

腦結構和腦功能改善是外語訓練促進認知功能提升的主要原因，包括增加腦區連接、改變皮質回路的激活水平、保持大腦結構完整性和可塑性等。第二語言學習的最終結果可能是保持大腦結構的完整性，減輕腦萎縮或損傷[29]。雙語訓練通過改善執行功能增加認知儲備，并通過改善左額葉和相關區域(頂葉、基底神經節)的連接增加神經儲備，延遲癡呆的發作[30]。通常，成人新皮質的可塑性處于休眠狀態，但可以通過改變感覺輸入或感覺-運動相互作用而重新激活，從而改變皮質回路的活動水平和模式[31]。即使在關鍵期后，盡管隨著年齡的增長會出現一些神經退化，大腦仍然保持著可塑性，有能力通過增加神經活動并發展神經連接，調節認知功能[32]。

外語學習首先會引起成人大腦結構變化。外語學習3 個月后，受試者左額中回、額下回和顳上回皮質厚度和海馬區腦體積均有所增加[23]。海馬和左顳上回在外語學習中有可塑性，可能是雙語學習延遲癡呆發病的機制之一[15]。外語學習對白質和灰質結構都有積極作用[7]，第二語言學習與左額下回灰質增加有關[24]。學習西班牙語后，前扣帶回和右側顳中回的皮質厚度均有所增加，而且這種改變在短時間學習后就會發生[17]。大腦皮質學習后1 h 內產生快速結構變化，涉及與語言和學習相關的額下回、顳中回和頂葉下回等，顯示出人腦皮質結構短期內的快速可塑性[8]。

雙語對腦功能連接也有作用。雙語經驗能促進執行功能，實現神經代償[33]。健康老年人短期語言訓練后，右額下回、右額上回和左頂葉上葉的功能連接增強，從而改善整體認知功能[34]。意大利老年人進行4個月英語學習后，大腦連通性得以重組[9]。

2.4 雙語訓練對老年人認知功能的效果

外語學習可增強或維持老年人的認知功能。對捷克老年人進行的研究表明，定期學習英語可以維持認知功能[6]。對雙語和單語老年人進行執行任務切換試驗，結果顯示，單語者反應延遲，錯誤率增加；雙語能影響上下文處理過程，促進老年人任務執行時的調整能力[18]。對老年人進行外語訓練或具有雙語能力的老年人，認知功能改善，成年后獲得第二語言可以延遲晚年認知功能障礙4～5 年[15]。這是因為學習外語涉及的腦網絡和大腦中受衰老影響最嚴重的腦區部分重疊，從而延緩衰老[5]。外語學習能改善認知功能，建立“認知儲備”，延緩更嚴重的功能退化[35]。

雙語訓練對執行功能和知覺的影響最為顯著。在顏色-形狀任務中，雙語老年人比單語者表現出更好的任務轉換能力；功能性磁共振成像顯示，與單語者相比，雙語者左外側額葉皮質和扣帶皮質激活程度降低，執行功能更高效[19]。雙語者在情景記憶回憶和字母流利性方面的表現也要優于單語者[20]。隨著年齡的增長，雙語者出現MCI，發展成AD，執行功能下降的程度也較小[26]。雙語老年人的知覺任務轉換表現優于單語同齡人，雙語抵消了年齡相關的認知控制過程中神經效率下降[19]。對健康香港老年人進行基于計算機的外語學習和游戲訓練6個月，整體認知功能提高，且在訓練完成后3個月仍保持[10]。

使用兩種語言對認知有多種利益，包括提升認知靈活性，促進創造性思維改善，甚至可能延遲癡呆發作年齡。對癡呆患者的研究表明，雙語者比單語者晚4 年出現癡呆癥狀[16]。Meta 分析顯示，掌握雙語的人癡呆發生年齡較單語者平均延遲4.61 年[36]。雙語者隨年齡增長的認知功能下降較單語者緩慢，特別是執行功能[21]。雙語者具有更好的心理靈活性，因為他們習慣于以更有效的方式適應變化的環境并處理信息[37]。

短期和長期外語學習都可能導致腦結構變化，從而促進認知儲備和神經損傷的恢復[29]。對蘇格蘭成年人進行1 周強化語言學習，可以改善注意功能[11]。外語學習對認知功能的改善發生于各年齡[34]。對于雙語者來說，神經儲備從年輕時已經開始；隨著儲備增加，腦區的損傷和紊亂能得到有效抑制，從而降低患癡呆癥的風險[33]。雙語學習者所獲得的認知儲備還能讓大腦更有效地運行，大腦可塑性增強能幫助老年人抵抗腦結構突變對認知功能的不利影響[36]。

總之，大多試驗研究都表明，對老年人進行雙語訓練不僅能加深他們對第二語言知識的了解，提高認知儲備和神經儲備，還能改善腦結構和腦功能。雖然有個別研究表明，雙語訓練提高認知處理的作用有限，但定期語言訓練仍維持認知功能。雙語訓練的效果主要表現在執行功能和知覺上，記憶和注意也得到改善，他們在感知任務間切換速度更快，語義和句法處理也表現出優勢，這可能是因為參與語言和閱讀的腦區(下額葉回、中顳回和下頂葉)發生顯著變化。語言學習可能是改善腦健康老齡化的潛在干預方法。

3 討論

綜合當前的研究結果，外語訓練能夠改善老年人認知功能，主要原因是其引起腦結構變化，包括增強腦區連接、保持大腦的完整性和可塑性等。此外，雙語經驗還會帶來一套不同的控制程序，而神經代償也能使雙語訓練更好地發揮其優勢，維持或促進老年人的認知功能。

與其他形式的認知訓練相比，外語訓練可能涉及更大的腦網絡，可能需要更長距離的神經連接參與。雙語訓練的最終結果可能是促進語言功能，保持所涉及的大腦結構完整性，并使用更多潛在的神經回路補償與年齡相關的認知功能下降。

也有系統綜述顯示，54.3%的研究結果顯示雙語對認知控制任務產生有益影響，而28.3%的研究對此有不同意見，其中17.4%的研究否認雙語的認知優勢[38]；并沒有直接證據系統證明雙語與老年人的認知控制功能提高相關[22]，沒有證據證實外語學習可以提高認知功能[12]。對西班牙老年人的研究發現，外語學習并沒有增強老年人的語言轉換能力[25]；對健康老年人進行隨機語言學習或放松訓練，雖然可以一定程度提高行為能力，但對認知加工能力幾乎沒有作用[12]。

綜上所述，老年人的雙語訓練研究內容包括第二語言教學、調查問卷、數據回顧、執行任務、專門訓練、綜合測試等。大部分研究顯示，老年人參與雙語訓練能改善認知功能，提高記憶、注意和執行能力相關的腦功能連接，延遲AD 或癡呆的發病時間。但由于缺乏統一的受試人群標準以及合理的控制條件，樣本量、性別、被試的認知水平以及試驗設計等方面還缺乏較為統一的范式，雙語訓練對老年人認知功能的積極作用還需要更多的臨床證據。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。