功能性近紅外光譜（fNIRS）輔助輕度認(rèn)知障礙診斷的現(xiàn)狀與待解問(wèn)題
功能性近紅外光譜（fNIRS）輔助 MCI 診斷：現(xiàn)狀與待解問(wèn)題
引言/背景介紹
全球老齡化不斷加劇，輕度認(rèn)知障礙（Mild Cognitive Impairment, MCI） 作為阿爾茨海默病（Alzheimer's Disease, AD）的關(guān)鍵前奏，已成為公共衛(wèi)生領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)。在65歲以上人群中，MCI患病率高達(dá)10%-20%，其中約12% 會(huì)每年向癡呆轉(zhuǎn)化。目前，臨床診斷主要依賴神經(jīng)心理量表（如MMSE、MoCA），存在主觀性強(qiáng)、易受干擾的局限。功能近紅外光譜技術(shù)（functional near-infrared spectroscopy, fNIRS） 的崛起，為破解這一困境提供了新的可能。fNIRS具有非侵入性、抗干擾（可在言語(yǔ) / 運(yùn)動(dòng)中使用）、便攜低成本的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)測(cè)量氧合血紅蛋白（HbO2）和去氧血紅蛋白（HbR）濃度變化評(píng)估腦功能，適配老年 MCI 患者檢測(cè)。
但當(dāng)前研究領(lǐng)域內(nèi)關(guān)于fNIRS應(yīng)用MCI的效果和診斷價(jià)值的結(jié)論卻存在顯著的不一致性，研究者想要分析以下問(wèn)題，來(lái)評(píng)估fNIRS作為診斷工具的敏感性和特異性，
-現(xiàn)有fnirs應(yīng)用于MCI的研究使用了哪些任務(wù)范式；
-研究測(cè)量的感興趣區(qū)域是哪些；
-評(píng)估的參數(shù)有哪些及其變化特征，例如HbO2濃度變化，功能連接（FC）等。
因此，進(jìn)行一項(xiàng)系統(tǒng)性綜述以整合現(xiàn)有證據(jù)，明確fNIRS在MCI診斷中的潛在價(jià)值，顯得尤為迫切和重要。
文章信息
2025 年 4 月 9 日， Frontiers in Aging Neuroscience 在線發(fā)表了來(lái)自電子科技大學(xué)-四川省人民醫(yī)院醫(yī)工交叉團(tuán)隊(duì)的系統(tǒng)綜述《Identification of functional near-infrared spectroscopy for older adults with mild cognitive impairment: a systematic review》。研究者系統(tǒng)檢索 PubMed、Web of Science、Embase、Cochrane Library 截至 2024 年 6 月的文獻(xiàn)，最終納入 34 項(xiàng)同行評(píng)議研究，對(duì)比 1033 例 MCI 患者與 1107 名正常認(rèn)知老年人，旨在回答“fNIRS 能否作為 MCI 的客觀標(biāo)識(shí)”這一核心問(wèn)題。主要結(jié)論：① 任務(wù)態(tài)與靜息態(tài) fNIRS 特征均顯示組間差異，但方向不一致；② 額葉 HbO2 變化是最常用指標(biāo)，其激活水平在 MCI 中可升高、降低或相當(dāng)，差異部分可由認(rèn)知負(fù)荷/代償理論解釋；③ 未來(lái)需統(tǒng)一 MCI 亞型、任務(wù)范式、監(jiān)測(cè)時(shí)長(zhǎng)并擴(kuò)大樣本，方可提升結(jié)果可重復(fù)性與臨床可用性。
研究方法
文獻(xiàn)檢索和評(píng)估，精簡(jiǎn)版：
納入標(biāo)準(zhǔn)：PICO框架（60歲以上MCI患者、fNIRS+任務(wù)范式、年齡性別教育匹配對(duì)照、血紅蛋白濃度量化）
排除標(biāo)準(zhǔn)：癡呆、非原發(fā)性MCI、無(wú)任務(wù)血流動(dòng)力學(xué)監(jiān)測(cè)等
數(shù)據(jù)提�。何墨I(xiàn)信息、受試者特征、任務(wù)范式、ROI、設(shè)備屬性、氧合/血流動(dòng)力學(xué)結(jié)果
質(zhì)量評(píng)估：紐卡斯?fàn)?渥太華量表（NOS），滿分9分
文獻(xiàn)檢索和評(píng)估，詳細(xì)版：
系統(tǒng)檢索 PubMed、Web of Science、Embase、Cochrane Library 截至 2024 年 6 月 15 日，關(guān)鍵詞為“mild cognitive impairment”“fNIRS”等同義擴(kuò)展詞，限定英文全文。
研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)PICO框架（Population, Intervention, Comparison, Outcome）制定了嚴(yán)格的文獻(xiàn)納入標(biāo)準(zhǔn)：
Population（研究對(duì)象）：年齡超過(guò)60歲的老年MCI患者，這些患者需通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化神經(jīng)心理學(xué)測(cè)試確認(rèn)存在客觀認(rèn)知障礙，且日常生活功能未受顯著影響，同時(shí)排除其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病和精神疾病。
Intervention（干預(yù)措施）：采用fNIRS技術(shù)結(jié)合各種任務(wù)范式（如工作記憶任務(wù)、靜息態(tài)測(cè)量等）進(jìn)行腦功能評(píng)估。
Comparison（對(duì)照）：年齡、性別和教育程度匹配的健康認(rèn)知功能老年人作為對(duì)照組。
Outcome（結(jié)果）：使用fNIRS量化腦區(qū)感興趣區(qū)域（ROIs）的血紅蛋白濃度變化，評(píng)估腦氧合和血流動(dòng)力學(xué)特征。
文獻(xiàn)篩選過(guò)程由兩名獨(dú)立評(píng)審員完成，通過(guò)閱讀標(biāo)題、摘要和全文，排除不符合納入標(biāo)準(zhǔn)的文獻(xiàn)，如會(huì)議論文、綜述文章、案例報(bào)告以及未監(jiān)測(cè)任務(wù)期間腦血流動(dòng)力學(xué)反應(yīng)的文獻(xiàn)。
數(shù)據(jù)提取由三名評(píng)審員獨(dú)立完成，使用預(yù)開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)提取表記錄文章信息、受試者特征、任務(wù)范式、ROIs、fNIRS設(shè)備屬性及腦氧合和血流動(dòng)力學(xué)結(jié)果。對(duì)于數(shù)據(jù)不完整或不清楚的研究，聯(lián)系作者獲取進(jìn)一步信息。研究質(zhì)量采用Newcastle-Ottawa Scale（NOS）進(jìn)行評(píng)估，該量表包括研究對(duì)象選擇、可比性和結(jié)果測(cè)量三個(gè)領(lǐng)域，共八個(gè)項(xiàng)目，滿分九分，得分越高表示研究質(zhì)量越高。
圖1. 研究流程圖
主要結(jié)果
研究對(duì)象共納入 34 項(xiàng)非隨機(jī)對(duì)照研究，涉及 1033 例 60 歲以上 MCI 患者（含遺忘型與非遺忘型）和 1107 名年齡、性別、教育程度匹配的認(rèn)知正常老年人；MCI 診斷依據(jù) Petersen 或 NIA-AA 標(biāo)準(zhǔn)，神經(jīng)心理量表 MMSE 平均 21.4–28.9、蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估MoCA 平均 17.3–27.0，日常功能基本保留。
由于臨床人群、方法和數(shù)據(jù)的異質(zhì)性，無(wú)法進(jìn)行元分析。因此，研究結(jié)果以簡(jiǎn)短的敘述性綜述形式呈現(xiàn)，重點(diǎn)比較老年MCI患者與健康認(rèn)知功能老年人在各種fNIRS特征上的差異。
在納入的眾多研究中，共涉及 7 類(lèi)經(jīng)典認(rèn)知任務(wù)，包括 N - back、延遲匹配樣本、數(shù)字/視空間工作記憶、語(yǔ)義/類(lèi)別流暢性、Stroop、雙任務(wù)以及靜息態(tài)，其中 N-back 與靜息態(tài)各占 7 與 10 篇，這表明工作記憶任務(wù)與大腦自發(fā)活動(dòng)狀態(tài)在 MCI 研究里備受關(guān)注。在腦區(qū)檢測(cè)方面，所有研究均聚焦于前額葉皮層（PFC），約半數(shù)研究同時(shí)覆蓋頂葉、顳葉或枕葉，以此考察不同腦區(qū)間的功能連接情況，試圖從腦區(qū)間的協(xié)同工作角度理解 MCI 的神經(jīng)機(jī)制。
降低模式：10 項(xiàng)研究報(bào)道 MCI 在任務(wù)中 PFC 的 ΔHbO2 顯著低于對(duì)照組，尤以高工作記憶負(fù)荷（2-back）或語(yǔ)義流暢任務(wù)為甚。例如 Yeung 等發(fā)現(xiàn) 2-back 下雙側(cè) PFC 激活減弱，而 0-back 無(wú)差異，提示認(rèn)知負(fù)載升高使 MCI 神經(jīng)資源耗盡。
升高模式：7 項(xiàng)研究顯示 MCI 出現(xiàn)代償性高激活。在一項(xiàng)采用三級(jí)難度視空間任務(wù)的研究中，發(fā)現(xiàn)中-高難度下 MCI 的 HbO2 斜率反而大于對(duì)照組，符合“腳手架”代償假說(shuō)。
腳手架理論：源于教育心理學(xué)與發(fā)展心理學(xué)的核心理論，核心是通過(guò)暫時(shí)性、適應(yīng)性的支持，幫助學(xué)習(xí)者跨越 “現(xiàn)有能力” 與 “潛在能力” 的差距，最終實(shí)現(xiàn)獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。結(jié)合 “認(rèn)知負(fù)荷理論”，解釋老年人在輕度認(rèn)知障礙（MCI）中的腦功能變化：老年人面對(duì)認(rèn)知負(fù)荷時(shí)，前額葉皮層可通過(guò) “代償性激活”（類(lèi)似 “腳手架”）維持功能；但若負(fù)荷過(guò)高，代償能力不足則會(huì)出現(xiàn)激活下降。
無(wú)差異模式：9 項(xiàng)研究在 N-back、靜息態(tài)或 Stroop 任務(wù)中未檢出顯著差異，可能與樣本量小、任務(wù)難度不足或監(jiān)測(cè)時(shí)長(zhǎng)過(guò)短有關(guān)。
功能連接與動(dòng)態(tài)FC指標(biāo)變化
• 靜息態(tài)功能連接：4項(xiàng)研究證實(shí) MCI 患者的有效鏈接（EC）和FC降低， PFC - 頂葉/枕葉的有效連接（EC）與功能連接（FC）普遍下降，表明 MCI 患者大腦不同區(qū)域間信息傳遞和協(xié)同工作能力受損。
• 任務(wù)態(tài)功能連接：任務(wù)態(tài)部分研究觀察到 MCI 患者 PFC 內(nèi) FC 代償性增強(qiáng)，可能的解釋是解釋該現(xiàn)象為 “大腦代償機(jī)制”—— 通過(guò)增強(qiáng)腦區(qū)間功能連接輔助完成認(rèn)知任務(wù)。
• 動(dòng)態(tài)功能連接變異性：有研究首次報(bào)告 MCI 患者動(dòng)態(tài)功能連接變異性（low - frequency AUC）升高，提示大腦網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性下降。但多尺度熵（MSE）與側(cè)化指數(shù)在 MCI 與對(duì)照組間未見(jiàn)一致的變化差異，因此其敏感性和特異性需進(jìn)一步驗(yàn)證。
認(rèn)知負(fù)荷 - 代償整合框架下的結(jié)果解釋
將上述結(jié)果置于認(rèn)知負(fù)荷與 STAC 框架下分析，低認(rèn)知負(fù)荷時(shí)，MCI 與對(duì)照組均可動(dòng)員 PFC 資源；中度負(fù)荷觸發(fā) MCI 代償性高激活；高負(fù)荷或超長(zhǎng)時(shí)長(zhǎng)因神經(jīng)能量代謝受限轉(zhuǎn)為低激活，呈“倒 U”型曲線。這一解釋統(tǒng)一了既往矛盾發(fā)現(xiàn)，為任務(wù)難度個(gè)性化校準(zhǔn)提供理論依據(jù)。
結(jié)論與展望
該綜述首次系統(tǒng)勾勒了 fNIRS 在 MCI 研究中的“全景圖”，證實(shí)其具備提供客觀腦功能標(biāo)識(shí)的潛力，同時(shí)揭示結(jié)果異質(zhì)性主要源自 MCI 亞型不明、任務(wù)難度與監(jiān)測(cè)時(shí)長(zhǎng)不一。
相較于單一原創(chuàng)研究，本文貢獻(xiàn)在于：① 以認(rèn)知負(fù)荷 - 腳手架理論整合矛盾數(shù)據(jù)，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供可檢驗(yàn)假設(shè)；② 強(qiáng)調(diào)靜息與任務(wù)雙模態(tài)、FC 與 HbO2 多指標(biāo)聯(lián)合，可提升判別效度；③ 提出“亞型 - 任務(wù) - 時(shí)長(zhǎng)”三要素標(biāo)準(zhǔn)化路線圖，呼吁建立國(guó)際共識(shí)與多中心大數(shù)據(jù)平臺(tái)。
未來(lái)研究可依據(jù) Petersen/DSM - 5 標(biāo)準(zhǔn)對(duì) MCI 進(jìn)行精準(zhǔn)分型，納入不同亞型于不同 fNIRS 預(yù)測(cè)模型，深入了解各亞型特點(diǎn)。結(jié)合實(shí)時(shí)氧合血紅蛋白反饋技術(shù)設(shè)計(jì)難度自適應(yīng)任務(wù)，捕捉個(gè)體“代償 - 失代償”拐點(diǎn)，評(píng)估個(gè)體認(rèn)知儲(chǔ)備和代償能力。開(kāi)展 5 - 10 分鐘以上連續(xù)任務(wù)或日間多次靜息態(tài)長(zhǎng)時(shí)監(jiān)測(cè)，評(píng)估神經(jīng)血管耦合延遲與疲勞效應(yīng)。同步記錄 fNIRS - 腦電圖、眼動(dòng)或心電等多模態(tài)數(shù)據(jù)，構(gòu)建“血流 - 電生理 - 行為”多維特征，全面準(zhǔn)確了解腦功能變化。與腦脊液 Aβ/tau 檢測(cè)、PET - MRI 等金標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照，計(jì)算 fNIRS 技術(shù)敏感度、特異度及成本 - 效益，推動(dòng)其在社區(qū)篩查與療效監(jiān)測(cè)中落地應(yīng)用。
原文信息鏈接
Yang B, Deng X, Qu X, Li Y, Guo L, Yu N. Identification of functional near-infrared spectroscopy for older adults with mild cognitive impairment: a systematic review. Front Aging Neurosci. 2025 Apr 9;17:1492800. doi: 10.3389/fnagi.2025.1492800
https://www.frontiersin.org/journals/aging-neuroscience/articles/10.3389/fnagi.2025.1492800/full
作者及單位介紹
該文章作者共6人，均來(lái)自中國(guó)相關(guān)醫(yī)療機(jī)構(gòu)及高校，包括四川省精神衛(wèi)生中心心身醫(yī)學(xué)中心、四川省人民醫(yī)院（放射科，神經(jīng)內(nèi)科）、電子科技大學(xué)，成都市新都區(qū)人民醫(yī)院（神經(jīng)內(nèi)科）。
關(guān)于維拓啟創(chuàng)
維拓啟創(chuàng)（北京）信息技術(shù)有限公司成立于2006年，是一家專注于腦科學(xué)、康復(fù)工程、人因工程、心理學(xué)、體育科學(xué)等領(lǐng)域的科研解決方案供應(yīng)商。公司與國(guó)內(nèi)外多所大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)長(zhǎng)期保持合作關(guān)系，致力于將優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品、先進(jìn)的技術(shù)和服務(wù)帶給各個(gè)領(lǐng)域的科研工作者，為用戶提供有競(jìng)爭(zhēng)力的方案和服務(wù)，協(xié)助用戶的科研工作，持續(xù)提升使用體驗(yàn)。
相關(guān)產(chǎn)品
引言/背景介紹
全球老齡化不斷加劇，輕度認(rèn)知障礙（Mild Cognitive Impairment, MCI） 作為阿爾茨海默病（Alzheimer's Disease, AD）的關(guān)鍵前奏，已成為公共衛(wèi)生領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)。在65歲以上人群中，MCI患病率高達(dá)10%-20%，其中約12% 會(huì)每年向癡呆轉(zhuǎn)化。目前，臨床診斷主要依賴神經(jīng)心理量表（如MMSE、MoCA），存在主觀性強(qiáng)、易受干擾的局限。功能近紅外光譜技術(shù)（functional near-infrared spectroscopy, fNIRS） 的崛起，為破解這一困境提供了新的可能。fNIRS具有非侵入性、抗干擾（可在言語(yǔ) / 運(yùn)動(dòng)中使用）、便攜低成本的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)測(cè)量氧合血紅蛋白（HbO2）和去氧血紅蛋白（HbR）濃度變化評(píng)估腦功能，適配老年 MCI 患者檢測(cè)。
但當(dāng)前研究領(lǐng)域內(nèi)關(guān)于fNIRS應(yīng)用MCI的效果和診斷價(jià)值的結(jié)論卻存在顯著的不一致性，研究者想要分析以下問(wèn)題，來(lái)評(píng)估fNIRS作為診斷工具的敏感性和特異性，
-現(xiàn)有fnirs應(yīng)用于MCI的研究使用了哪些任務(wù)范式；
-研究測(cè)量的感興趣區(qū)域是哪些；
-評(píng)估的參數(shù)有哪些及其變化特征，例如HbO2濃度變化，功能連接（FC）等。
因此，進(jìn)行一項(xiàng)系統(tǒng)性綜述以整合現(xiàn)有證據(jù)，明確fNIRS在MCI診斷中的潛在價(jià)值，顯得尤為迫切和重要。
文章信息
2025 年 4 月 9 日， Frontiers in Aging Neuroscience 在線發(fā)表了來(lái)自電子科技大學(xué)-四川省人民醫(yī)院醫(yī)工交叉團(tuán)隊(duì)的系統(tǒng)綜述《Identification of functional near-infrared spectroscopy for older adults with mild cognitive impairment: a systematic review》。研究者系統(tǒng)檢索 PubMed、Web of Science、Embase、Cochrane Library 截至 2024 年 6 月的文獻(xiàn)，最終納入 34 項(xiàng)同行評(píng)議研究，對(duì)比 1033 例 MCI 患者與 1107 名正常認(rèn)知老年人，旨在回答“fNIRS 能否作為 MCI 的客觀標(biāo)識(shí)”這一核心問(wèn)題。主要結(jié)論：① 任務(wù)態(tài)與靜息態(tài) fNIRS 特征均顯示組間差異，但方向不一致；② 額葉 HbO2 變化是最常用指標(biāo)，其激活水平在 MCI 中可升高、降低或相當(dāng)，差異部分可由認(rèn)知負(fù)荷/代償理論解釋；③ 未來(lái)需統(tǒng)一 MCI 亞型、任務(wù)范式、監(jiān)測(cè)時(shí)長(zhǎng)并擴(kuò)大樣本，方可提升結(jié)果可重復(fù)性與臨床可用性。
研究方法
文獻(xiàn)檢索和評(píng)估，精簡(jiǎn)版：
納入標(biāo)準(zhǔn)：PICO框架（60歲以上MCI患者、fNIRS+任務(wù)范式、年齡性別教育匹配對(duì)照、血紅蛋白濃度量化）
排除標(biāo)準(zhǔn)：癡呆、非原發(fā)性MCI、無(wú)任務(wù)血流動(dòng)力學(xué)監(jiān)測(cè)等
數(shù)據(jù)提�。何墨I(xiàn)信息、受試者特征、任務(wù)范式、ROI、設(shè)備屬性、氧合/血流動(dòng)力學(xué)結(jié)果
質(zhì)量評(píng)估：紐卡斯?fàn)?渥太華量表（NOS），滿分9分
文獻(xiàn)檢索和評(píng)估，詳細(xì)版：
系統(tǒng)檢索 PubMed、Web of Science、Embase、Cochrane Library 截至 2024 年 6 月 15 日，關(guān)鍵詞為“mild cognitive impairment”“fNIRS”等同義擴(kuò)展詞，限定英文全文。
研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)PICO框架（Population, Intervention, Comparison, Outcome）制定了嚴(yán)格的文獻(xiàn)納入標(biāo)準(zhǔn)：
Population（研究對(duì)象）：年齡超過(guò)60歲的老年MCI患者，這些患者需通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化神經(jīng)心理學(xué)測(cè)試確認(rèn)存在客觀認(rèn)知障礙，且日常生活功能未受顯著影響，同時(shí)排除其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病和精神疾病。
Intervention（干預(yù)措施）：采用fNIRS技術(shù)結(jié)合各種任務(wù)范式（如工作記憶任務(wù)、靜息態(tài)測(cè)量等）進(jìn)行腦功能評(píng)估。
Comparison（對(duì)照）：年齡、性別和教育程度匹配的健康認(rèn)知功能老年人作為對(duì)照組。
Outcome（結(jié)果）：使用fNIRS量化腦區(qū)感興趣區(qū)域（ROIs）的血紅蛋白濃度變化，評(píng)估腦氧合和血流動(dòng)力學(xué)特征。
文獻(xiàn)篩選過(guò)程由兩名獨(dú)立評(píng)審員完成，通過(guò)閱讀標(biāo)題、摘要和全文，排除不符合納入標(biāo)準(zhǔn)的文獻(xiàn)，如會(huì)議論文、綜述文章、案例報(bào)告以及未監(jiān)測(cè)任務(wù)期間腦血流動(dòng)力學(xué)反應(yīng)的文獻(xiàn)。
數(shù)據(jù)提取由三名評(píng)審員獨(dú)立完成，使用預(yù)開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)提取表記錄文章信息、受試者特征、任務(wù)范式、ROIs、fNIRS設(shè)備屬性及腦氧合和血流動(dòng)力學(xué)結(jié)果。對(duì)于數(shù)據(jù)不完整或不清楚的研究，聯(lián)系作者獲取進(jìn)一步信息。研究質(zhì)量采用Newcastle-Ottawa Scale（NOS）進(jìn)行評(píng)估，該量表包括研究對(duì)象選擇、可比性和結(jié)果測(cè)量三個(gè)領(lǐng)域，共八個(gè)項(xiàng)目，滿分九分，得分越高表示研究質(zhì)量越高。
圖1. 研究流程圖
主要結(jié)果
研究對(duì)象共納入 34 項(xiàng)非隨機(jī)對(duì)照研究，涉及 1033 例 60 歲以上 MCI 患者（含遺忘型與非遺忘型）和 1107 名年齡、性別、教育程度匹配的認(rèn)知正常老年人；MCI 診斷依據(jù) Petersen 或 NIA-AA 標(biāo)準(zhǔn)，神經(jīng)心理量表 MMSE 平均 21.4–28.9、蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估MoCA 平均 17.3–27.0，日常功能基本保留。
由于臨床人群、方法和數(shù)據(jù)的異質(zhì)性，無(wú)法進(jìn)行元分析。因此，研究結(jié)果以簡(jiǎn)短的敘述性綜述形式呈現(xiàn)，重點(diǎn)比較老年MCI患者與健康認(rèn)知功能老年人在各種fNIRS特征上的差異。
在納入的眾多研究中，共涉及 7 類(lèi)經(jīng)典認(rèn)知任務(wù)，包括 N - back、延遲匹配樣本、數(shù)字/視空間工作記憶、語(yǔ)義/類(lèi)別流暢性、Stroop、雙任務(wù)以及靜息態(tài)，其中 N-back 與靜息態(tài)各占 7 與 10 篇，這表明工作記憶任務(wù)與大腦自發(fā)活動(dòng)狀態(tài)在 MCI 研究里備受關(guān)注。在腦區(qū)檢測(cè)方面，所有研究均聚焦于前額葉皮層（PFC），約半數(shù)研究同時(shí)覆蓋頂葉、顳葉或枕葉，以此考察不同腦區(qū)間的功能連接情況，試圖從腦區(qū)間的協(xié)同工作角度理解 MCI 的神經(jīng)機(jī)制。
圖2.部分納入的研究
HbO2變化方向呈現(xiàn)異質(zhì)性降低模式：10 項(xiàng)研究報(bào)道 MCI 在任務(wù)中 PFC 的 ΔHbO2 顯著低于對(duì)照組，尤以高工作記憶負(fù)荷（2-back）或語(yǔ)義流暢任務(wù)為甚。例如 Yeung 等發(fā)現(xiàn) 2-back 下雙側(cè) PFC 激活減弱，而 0-back 無(wú)差異，提示認(rèn)知負(fù)載升高使 MCI 神經(jīng)資源耗盡。
升高模式：7 項(xiàng)研究顯示 MCI 出現(xiàn)代償性高激活。在一項(xiàng)采用三級(jí)難度視空間任務(wù)的研究中，發(fā)現(xiàn)中-高難度下 MCI 的 HbO2 斜率反而大于對(duì)照組，符合“腳手架”代償假說(shuō)。
腳手架理論：源于教育心理學(xué)與發(fā)展心理學(xué)的核心理論，核心是通過(guò)暫時(shí)性、適應(yīng)性的支持，幫助學(xué)習(xí)者跨越 “現(xiàn)有能力” 與 “潛在能力” 的差距，最終實(shí)現(xiàn)獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。結(jié)合 “認(rèn)知負(fù)荷理論”，解釋老年人在輕度認(rèn)知障礙（MCI）中的腦功能變化：老年人面對(duì)認(rèn)知負(fù)荷時(shí)，前額葉皮層可通過(guò) “代償性激活”（類(lèi)似 “腳手架”）維持功能；但若負(fù)荷過(guò)高，代償能力不足則會(huì)出現(xiàn)激活下降。
無(wú)差異模式：9 項(xiàng)研究在 N-back、靜息態(tài)或 Stroop 任務(wù)中未檢出顯著差異，可能與樣本量小、任務(wù)難度不足或監(jiān)測(cè)時(shí)長(zhǎng)過(guò)短有關(guān)。
功能連接與動(dòng)態(tài)FC指標(biāo)變化
• 靜息態(tài)功能連接：4項(xiàng)研究證實(shí) MCI 患者的有效鏈接（EC）和FC降低， PFC - 頂葉/枕葉的有效連接（EC）與功能連接（FC）普遍下降，表明 MCI 患者大腦不同區(qū)域間信息傳遞和協(xié)同工作能力受損。
• 任務(wù)態(tài)功能連接：任務(wù)態(tài)部分研究觀察到 MCI 患者 PFC 內(nèi) FC 代償性增強(qiáng)，可能的解釋是解釋該現(xiàn)象為 “大腦代償機(jī)制”—— 通過(guò)增強(qiáng)腦區(qū)間功能連接輔助完成認(rèn)知任務(wù)。
• 動(dòng)態(tài)功能連接變異性：有研究首次報(bào)告 MCI 患者動(dòng)態(tài)功能連接變異性（low - frequency AUC）升高，提示大腦網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性下降。但多尺度熵（MSE）與側(cè)化指數(shù)在 MCI 與對(duì)照組間未見(jiàn)一致的變化差異，因此其敏感性和特異性需進(jìn)一步驗(yàn)證。
認(rèn)知負(fù)荷 - 代償整合框架下的結(jié)果解釋
將上述結(jié)果置于認(rèn)知負(fù)荷與 STAC 框架下分析，低認(rèn)知負(fù)荷時(shí)，MCI 與對(duì)照組均可動(dòng)員 PFC 資源；中度負(fù)荷觸發(fā) MCI 代償性高激活；高負(fù)荷或超長(zhǎng)時(shí)長(zhǎng)因神經(jīng)能量代謝受限轉(zhuǎn)為低激活，呈“倒 U”型曲線。這一解釋統(tǒng)一了既往矛盾發(fā)現(xiàn)，為任務(wù)難度個(gè)性化校準(zhǔn)提供理論依據(jù)。
結(jié)論與展望
該綜述首次系統(tǒng)勾勒了 fNIRS 在 MCI 研究中的“全景圖”，證實(shí)其具備提供客觀腦功能標(biāo)識(shí)的潛力，同時(shí)揭示結(jié)果異質(zhì)性主要源自 MCI 亞型不明、任務(wù)難度與監(jiān)測(cè)時(shí)長(zhǎng)不一。
相較于單一原創(chuàng)研究，本文貢獻(xiàn)在于：① 以認(rèn)知負(fù)荷 - 腳手架理論整合矛盾數(shù)據(jù)，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供可檢驗(yàn)假設(shè)；② 強(qiáng)調(diào)靜息與任務(wù)雙模態(tài)、FC 與 HbO2 多指標(biāo)聯(lián)合，可提升判別效度；③ 提出“亞型 - 任務(wù) - 時(shí)長(zhǎng)”三要素標(biāo)準(zhǔn)化路線圖，呼吁建立國(guó)際共識(shí)與多中心大數(shù)據(jù)平臺(tái)。
未來(lái)研究可依據(jù) Petersen/DSM - 5 標(biāo)準(zhǔn)對(duì) MCI 進(jìn)行精準(zhǔn)分型，納入不同亞型于不同 fNIRS 預(yù)測(cè)模型，深入了解各亞型特點(diǎn)。結(jié)合實(shí)時(shí)氧合血紅蛋白反饋技術(shù)設(shè)計(jì)難度自適應(yīng)任務(wù)，捕捉個(gè)體“代償 - 失代償”拐點(diǎn)，評(píng)估個(gè)體認(rèn)知儲(chǔ)備和代償能力。開(kāi)展 5 - 10 分鐘以上連續(xù)任務(wù)或日間多次靜息態(tài)長(zhǎng)時(shí)監(jiān)測(cè)，評(píng)估神經(jīng)血管耦合延遲與疲勞效應(yīng)。同步記錄 fNIRS - 腦電圖、眼動(dòng)或心電等多模態(tài)數(shù)據(jù)，構(gòu)建“血流 - 電生理 - 行為”多維特征，全面準(zhǔn)確了解腦功能變化。與腦脊液 Aβ/tau 檢測(cè)、PET - MRI 等金標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照，計(jì)算 fNIRS 技術(shù)敏感度、特異度及成本 - 效益，推動(dòng)其在社區(qū)篩查與療效監(jiān)測(cè)中落地應(yīng)用。
原文信息鏈接
Yang B, Deng X, Qu X, Li Y, Guo L, Yu N. Identification of functional near-infrared spectroscopy for older adults with mild cognitive impairment: a systematic review. Front Aging Neurosci. 2025 Apr 9;17:1492800. doi: 10.3389/fnagi.2025.1492800
https://www.frontiersin.org/journals/aging-neuroscience/articles/10.3389/fnagi.2025.1492800/full
作者及單位介紹
該文章作者共6人，均來(lái)自中國(guó)相關(guān)醫(yī)療機(jī)構(gòu)及高校，包括四川省精神衛(wèi)生中心心身醫(yī)學(xué)中心、四川省人民醫(yī)院（放射科，神經(jīng)內(nèi)科）、電子科技大學(xué)，成都市新都區(qū)人民醫(yī)院（神經(jīng)內(nèi)科）。
關(guān)于維拓啟創(chuàng)
維拓啟創(chuàng)（北京）信息技術(shù)有限公司成立于2006年，是一家專注于腦科學(xué)、康復(fù)工程、人因工程、心理學(xué)、體育科學(xué)等領(lǐng)域的科研解決方案供應(yīng)商。公司與國(guó)內(nèi)外多所大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)長(zhǎng)期保持合作關(guān)系，致力于將優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品、先進(jìn)的技術(shù)和服務(wù)帶給各個(gè)領(lǐng)域的科研工作者，為用戶提供有競(jìng)爭(zhēng)力的方案和服務(wù)，協(xié)助用戶的科研工作，持續(xù)提升使用體驗(yàn)。
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