1　前言

众所周知，认知老化神经科学主要关注的是大脑和认知功能随年龄变化的关系，其最终目的是要建立老化对认知影响和大脑影响之间的直接联系(Cabeza，Nvberg，&Park，2005)。目前有三种基本取向来达到这一目的：第一，神经心理取向，比较健康老化和各种脑损伤病人的认知变化情况;第二，相关取向，计算神经测量和认知测量间的相关;第三，脑区激活法，分别测量老年人和年轻人在完成认知任务时的脑激活状况。其中，脑区激活法可以同时对神经活动和认知成绩进行测量，在考察脑激活和认知成绩的直接关系上具有明显的优势，因此，越来越多的研究开始采用这种方法来考察在老化过程中大脑和认知之间的关系。

在脑区激活法中，比较常用的一种手段是通过操纵认知任务难度的变化来观察行为成绩与大脑激活的差异，但是，任务难度与大脑激活的变化关系至今尚不明确。因此，了解任务难度和大脑激活之间的变化关系具有重要的理论和实际意义。已有的研究基本上都较为一致的发现大脑会随着任务难度的增加而出现激活增强(例如，Chee，Westphal，Goh，Graham，&Sone,　2003;Drager，Jansen，　Bruehmann，　Forster， Pleger，&Zwitserlood，2004;Gould，Btown，&Owen，2003;　Heuninckx，　Wenderoth，Debaere，Peeters，　& Swinlaen，　2005;　Livesev，　Wall，　&　Smith，　2007; Leshikar，Gutehess，Hebrank，Sutton，&Park，2010; Tregellas，Davalos，&Roias，2006)。但是，这种增强究竟是特定任务相关脑区的激活强度增强(例如， Braver,　Cohen，　Nystrom,　Jonides，　Smith，　&　Noll，1997;Carlson，Martinkauppi，Rama，Salli，Korvenoja，& Aronen，1998)，还是其他任务不相关脑区的补偿性参与而导致激活面积增加(例如，Klingberg， O'Sullivan，& Roland，1997)，还存在很多争论。例如，Gould等(2003)的研究通过变化空间记忆容量大小来考察难度变化和大脑激活之间的线性关系。结果发现：随着任务难度增加，与任务相关的特定脑区的激活强度出现了增强，而不是激活了更多其他脑区。然而，Drager等(2004)的研究通过控制词语生成的困难程度来考察词语生成难度和大脑激活的关系，结果发现，随着任务难度增加，导致的是大脑更多认知网络的激活，而不是仅仅语言相关脑区的激活增强。此外，还有研究发现这种随难度增加的脑区激活增强既包括激活强度也包括激活面积(Rypma，Prabhakaran，Desmond，Glover，&Gabrieli，1999)。那么究竟为什么会出现这种分歧呢?本研究推测这可能和所采用的任务性质有关。但目前研究所涉及的任务难度大多是单维的，很少有研究能在同一个实验里变化两种不同性质的任务，因此，就无法直接考察任务性质对脑激活增强模式的影响。如果能在一次实验研究中同时设计两个或多个不同性质的任务难度，那么就可以对此做出回答。基于此，本研究将采用汉语双字词对为实验材料，以线索回忆为实验任务，通过操纵词对记忆任务中最常用的两个维度—相关性和词频(Mehzer&Constable，2005;Chee，Dennis， Daselaar，Fleck，&Cabeza，2003)的难度来考察大脑激活增强与任务性质的关系。同时，为了便于对不同性质任务之间进行比较，我们设计了三种任务难度，中间难度既是相关性维度的高难度，同时也是词频维度的低难度。我们预期认知任务难度的性质不同可能会导致脑区激活增强的方式不同，并且这种脑区激活增强可能和任务难度之间存在一种一一对应的递变关系，即难度越强时，激活的面积或强度越大。

此外，前人有关老化的研究都较为一致的发现：老年人在完成认知任务时，大脑前部区域(如额叶)的激活相对年轻人来说存在着相对增强的现象(Cabeza，2002;Davis，2008)，这种增强既包括大脑激活面积的相对增多，也包括某些特定脑区激活强度的相对增强。并且对于老年人大脑的这种激活增强的作用，大部分研究者都认为这种激活增强是大脑的一种功能重组，可以起到补偿作用(Cabeza， Anderson，Locantore，&McIntosh，2002;Heun- inckx，Wenderoth，&Swinnen，2008)。那么，当难度增加时，老年人是否也会表现出在额叶等大脑前部脑区的过度激活现象呢?这也是本研究尝试探讨的问题。

因此，本研究将通过操纵两种性质、三种难度水平的线索回忆任务，来考察大脑激活和任务性质、难度变化之间的关系，以及这种变化受老化的影响。本研究假设：①随着任务难度增加，脑激活可能受任务性质的影响，而表现出不同种类的激活增强;②大脑激活与任务难度增加之间可能存在一种一一对应的递变关系;③在难度增加时，老年人可能会调用更多的额叶等脑区来补偿其行为成绩。