【认知照护】 智力储备与认知能力

一， 智力储备(Intellectual Reserve)

   依据发展心理学的最新研究表明，老年期的心理和生理比儿童早期的发展更加多样化，特别体现在老年个体差异性。包含认知储备(cognitive reserve)在内的智力储备的已被提出作为解释知能个体差异的模型。智力储备可以定义为大脑在面对病理变化、损伤或老化时，通过多种机制保持其认知功能和结构完整性的综合能力。一般生理学意义上的预备能力指的是即使器官功能下降也能够弥补这种下降并保持一定表现水平的能力。在认知领域中，尽管大脑内存在病理性变化，但在临床上并未发展成认知症。因此，智力储备包括认知储备(cognitive reserve)和脑的储备（brain reserve）和脑的维持（brain maintenance）三个方面，即IR=CR+BR+BM(图-1)。

图-1  智力储备(IR=CR+BR+BM）

   智力储备一是基于大脑的大小、神经和突触的数量以及大脑容量等条件。二是与受生活经历（例如饮食和运动）影响导致的包括神经细胞和血管的新生和对细胞死亡的抵抗力以及增加大脑可塑性的调节功能等相关因素。三是在大脑存在疾病（例如外伤、脑卒中等）的病理状态下信息处理能力的个体差异。因而，智力储备解释了基于信息处理绩效的大脑神经网络和认知框架（例如工作记忆）的性能容量和灵活性的个体差异。研究智力储备的目标是解释对大脑出现病理症状时认知混乱的补偿能力的个人差异性，以及出现正常大脑不使用状态下的脑结构和神经网络的神经代偿能力(neural compensation)（如:失语症的功能恢复）。

1.1 认知储备(cognitive reserve)

   认知储备能力是指个体在面对大脑病变或损伤时，能够通过增强神经可塑性和认知策略，保持相对正常的认知功能，甚至能够保持较高水平的认知表现。该认知储备能力是通过1)提高认知功能效率,2)增强神经可塑性;3)学习和应用新的认知的策略机制来实现的。认知储备的能力提高可以通过多种方式实现，包括接受良好的教育、保持活跃的社交生活、参与智力刺激活动等。研究表明，拥有较高的认知储备能力的人群在面对脑部病变时，通常表现出较少的认知功能下降和症状。相比之下，认知储备能力较低的人则更容易出现认知障碍。因此，认知储备能力被认为是保护大脑免受认知衰退影响的重要因素之一。

   有氧运动引起的大脑结构变化，包括海马神经的产生有益于提升大脑的储备能力。另一方面，那些每天积极使用大脑功能的人和那些不积极使用大脑功能的人相比，即使发生脑卒中或交通事故等对脑神经细胞产生相等负面影响，认知功能也会出现明显的差异。前者的认知功能检查成绩要优于后者，这表明认知储备的存在。

图-2 认知储备与阿尔茨海默病

    近年来，基于这一理论开始开展预防认知症的认知训练。 前些年，在美国开展的修道院修女认知功能的跟踪调查研究发现，死前被认为认知功能正常的受试者在尸检后发也现大脑中存在引起阿尔茨海默病病变的β淀粉样蛋白和肽蛋白沉淀区域。事实上这些修女并没有因为她们患上阿尔茨海默病(依据传统诊断)而影响认知功能。 也就是说如果一个人在日常生活中积极运用认知功能，提高了整个大脑的功能，积累了认知储备能力即使大脑的某一部分出现病变，认知功能也不会受到损害。这也表明认知能力衰退可能会延迟，并且不会导致异常的功能衰退。(图-2)为认知储备与阿尔茨海默病发生发展的示意图。 表明即使阿尔茨海默病的病理已经存在，认知储备能力高的人比认知储备能力低的人更晚的出现认知异常症状。 因此通过认知症预防训练来维持或改善认知功能被定位为作为二级预防的认知症对策。

1.2 脑的储备能力（brain reserve）

    大脑储备能力是指个体在面对脑部病变或损伤时，大脑拥有的额外的结构和功能储备，使其能够更好地应对这些挑战而不至于表现出明显的认知功能下降或症状。其能力是通过1)增加大脑的灰质和白质体积。2)增加神经元密度和神经连接。3)改善脑血流量和代谢三个机制实现的。这种脑额外的结构和功能储备源自于大脑的生理特点、神经元的储备量、神经元之间的连接密度以及其他因素。大脑储备能力的概念暗示着即使大脑出现病理性变化，也可能有些个体能够在一段时间内保持相对正常的认知功能。这一概念的提出主要是为了解释为什么某些人即使有相似的脑部病变，也可能表现出不同程度的认知功能损害或症状。研究发现，拥有较高的大脑储备能力的人群通常能够更好地抵抗认知功能下降，并且在面对脑部病变时可能表现出更少的临床症状。因此，提高大脑储备能力被认为是预防和管理认知功能衰退的重要策略之一。

1.3 脑的维持（brain maintenance）

    脑的维持是指在没有明显认知功能下降的情况下，大脑能够通过多种机制保持其正常功能和结构的能力。其维持能力是通过1)抗炎和抗氧化保护神经健康,2)维持神经元和突触功能,3)延缓脑部老化过程三个机制实现的。这个概念强调了大脑在保持其健康状态方面的重要性，即使在面对潜在的脑部病变或老化过程时也能够保持相对稳定的状态。脑的维持与认知储备能力和大脑储备能力有所区别，因为它更注重大脑在正常状态下的功能维持，而不是应对潜在的挑战或病变时的应对能力。这一概念的重要性在于强调了保持健康生活方式、积极的认知和社交活动以及其他促进大脑健康的因素的重要性。通过促进大脑维持，个体可以更好地预防认知功能下降和脑部疾病的发展，从而维持良好的认知功能和生活质量。

二，认知训练改善智力储备的机制

    认知训练通过多方面机制能有效提高认知储备能力、大脑储备能力和大脑维持能力。持续的认知训练不仅能够增强大脑的结构和功能储备，还能保持大脑的健康状态，从而延缓认知功能的衰退，提升整体生活质量。

2.1. 认知储备（Cognitive Reserve）

1)增强神经可塑性

  -突触生成和重塑 :认知训练促进突触生成和突触连接的重塑，使大脑能够更有效地处理信息。

  -新神经元生成 :在特定脑区(如海马区)促进新神经元的生成，增强记忆和学习能力。

2)增加认知功能的效率

  -提高处理速度 :训练可以提高大脑处理信息的速度，使认知任务完成得更快。

  - 优化大脑网络 :通过训练，脑部不同区域之间的协同工作得到优化，提高了整体认知功能。

3)提高认知策略

   -学习新策略 :认知训练教会大脑新的思维和问题解决策略，增加应对认知挑战的灵活性。

   -增强注意力和记忆 :训练可以显著提高注意力和记忆力，使大脑在日常任务中表现更佳。

2.2大脑储备能力（Brain Reserve）

1)增加大脑结构储备

   -脑容积增加 :认知训练可以增加大脑的灰质和白质体积，增强大脑的结构储备。

   -神经元密度和连接 :增加神经元密度和神经连接的数量，使大脑在面对损伤时有更多的备用资源。

2)改善脑血流和代谢

   -提高脑血流量:认知训练可以促进脑部的血流量，提高大脑的供氧和营养供应。

   -增强能量代谢:改善大脑能量代谢，确保大脑在高需求时有足够的能量供给。

2.3 大脑维持（Brain Maintenance）

1)保持神经健康

   -抗炎和抗氧化 :认知训练可以促进抗炎和抗氧化机制，减少神经炎症和氧化应激对大脑的损害。

   -减少β-淀粉样蛋白堆积 :一些研究表明，认知训练可能有助于减少与阿尔茨海默病相关的β-淀粉样蛋白堆积。

2)延缓脑部老化

   -保护神经元 :通过持续的认知训练，保护神经元免受老化过程中的损害，延缓神经元的退化。

   -维持突触功能 :训练可以帮助维持突触功能，使大脑在老化过程中仍能高效工作。

3)促进整体大脑健康

   -平衡神经递质 :认知训练可以调节神经递质的平衡，改善大脑的整体功能。

   -维持脑结构 :通过保持大脑的结构完整性，认知训练帮助预防结构性损伤和退化。

2.4 改善 智力储备的实例

1)记忆训练

   -增强海马体:记忆训练可以增强海马体的功能，促进新神经元生成，改善记忆和学习能力。

2)注意力训练

   -提高前额叶皮层功能 :注意力训练可以增强前额叶皮层的功能，提高注意力控制和执行功能。

3)问题解决和推理训练

   -优化大脑网络:通过复杂的认知任务，优化大脑网络，提高大脑不同区域的协同工作能力。

三，改善生活方式增加智力储备

改善生活方式可增加认知储备能力、大脑储备能力和大脑维持能力。

3.1 认知储备能力（Cognitive Reserve）

1)持续学习:参与终身学习，如学习新知识，新语言、技能有助于保持和提高认知功能。有研究表明，退休以后学习一门新的专业认知症的发生率能下降36%，学习二门新的专业认知症的发生率能下降72%。学习新专业也附带学习大量新的专业语言和词汇，刺激新的神经元产生。

2)智力活动:定期进行智力活动，如阅读、写作、解谜游戏（如数独、拼图）、下棋和其他需要思考的游戏。

3)高质量教育:接受良好的教育和继续教育能够增加认知储备。

4)职业复杂性:从事需要复杂思维和问题解决的工作，有助于增强认知储备。

3.2大脑储备能力（Brain Reserve）

1)身体锻炼:规律的有氧运动（如跑步、游泳、骑自行车）可以增加大脑的血流量，促进神经元的生成和连接。

2)健康饮食:摄入富含抗氧化剂、Omega-3脂肪酸和其他营养物质的饮食，有助于大脑健康。地中海饮食被认为对大脑有益。

3)良好睡眠:保持充足和高质量的睡眠有助于大脑的修复和维持。

4)避免脑损伤:采取预防措施以避免脑损伤，如戴头盔、系安全带和避免高风险活动。

3.3大脑维持（Brain Maintenance）

1)社会互动:积极参与社交活动，如与朋友和家人交流、参加社团活动和志愿服务，有助于保持大脑健康。

2)管理压力:采用有效的压力管理策略，如冥想、瑜伽、深呼吸和其他放松技巧，能够减少对大脑的负面影响。

3)控制生活习惯性疾病:有效管理高血压、糖尿病、高胆固醇等慢性疾病，保持整体健康，对大脑维持有重要作用。

4)戒烟限酒 :避免吸烟和过量饮酒，有助于减少对大脑的损害。

3.4 综合策略

    阿尔茨海默症通常起源于大脑内嗅皮层β淀粉样蛋白等的沉淀，并且逐渐向外扩散到额叶和颞叶等大脑皮层，最终破坏了大脑神经元和突触连接导致认知症症状的出现。路易体受损和脑血管障碍及头部损伤等也都是降低智力储备能力的认知症的危险因素。同时作为对抗手段，兴趣广泛活跃头脑和积极参与运动和预防高血压、糖尿病等生活方式疾病以及善于与人交往等措施则是能提高智力储备(图-3)。

图-3 改善智力储备的策略

1)多样化活动 :结合认知、身体和社交活动的多样化生活方式，可全面促进大脑健康。

2)个性化计划 :根据个人的兴趣、生活习惯和健康状况，制定个性化的增进大脑健康的计划。例如 :

-每天进行至少30分钟的有氧运动，如快走或慢跑。

-每周阅读一本书或学习一项新技能，如学一种乐器或新语言。

-每天进行社交互动，与朋友或家人交谈或参加社交活动。

-每晚确保7-9小时的优质睡眠。

-每天进行冥想或其他放松练习，管理压力。

-坚持健康饮食，多摄入水果,蔬菜,坚果,鱼类和全谷物,减少加工食品和高糖饮料。

3.5 认知训练干预策略

1）干预策略

    研究发现，认知训练是否对整体认知功能产生影响取决于干预策略。一项涉及多达3000人历时10年针对独立活力老年人的高级认知训练（ACTIVE）的大规模随机对照试验（RCT），对参与者进行记忆和信息处理速度以及逻辑推理三个方面的干预。其结果表明，记忆以外的这些方面的功能虽然维持了10年，但信息处理速度和逻辑推理方面效果较差。然而，由于参与者自我评价优于对照组，因此认为通过参与干预计划而改变的积极生活方式会提高他们的自我效能和自尊。Lustig等专家提出了维持和改善认知功能的干预计划，包括 ①策略性训练(Strategy training)、②多模式方法(multimodal training)，③ 心血管训练(Cardiovascular training)，④认知共同过程训练(Process training)四个方面。根据对认知训练成果调查，①仅在训练的领域有效，但不能涉及其他领域，②由于涉及生活方式改变而有效果。③对神经和认知储备有有益，并且能改善情绪，④执行了不同任务，大脑共同区域被一起激活。

2）干预效益度量

   智力储备能力考虑了对抗大脑衰退的耐受性，作为智力储备能力的代理尺度，可以使用相对容易测量的大脑容积、头围和脑重等形态学参数，教育（教育年数和教育质量）、职业复杂度、智商和识字率、精神活动、社交活动和身体活动等。预防认知能力下降和认知症的认知训练需要在对其有效性有充分预期的情况下进行规划和实施。通过这些策略，可以有效增加认知储备能力、大脑储备能力和大脑维持，保持大脑的健康和功能，预防和延缓认知功能的衰退。

   杨金宇  初稿(健康界): 2024.7.11

引用资料 :

[1] 最新老年心理学 単行本 – 2018/7/10 松田 修 (編集) 出版社: ワールドプランニング

[2] ChatGPT 3.5

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