老齡化不斷加劇，輕度認知障礙（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10%-20%，其中約12% 會每年向癡呆轉(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、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 / 運動中使用）、便攜低成本的優(yōu)勢，通過測量氧合血紅蛋白（HbO2）和去氧血紅蛋白（HbR）濃度變化評估腦功能，適配老年 MCI 患者檢測。

但當前研究領(lǐng)域內(nèi)關(guān)于fNIRS應(yīng)用MCI的效果和診斷價值的結(jié)論卻存在顯著的不一致性，研究者想要分析以下問題，來評估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；

-研究測量的感興趣區(qū)域是哪些；

-評估的參數(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，進行一項系統(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)表了來自電子科技大學(xué)-四川省人民醫(yī)院醫(yī)工交叉團隊的系統(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，最終納入 34 項同行評議研究，對比 1033 例 MCI 患者與 1107 名正常認知老年人，旨在回答“fNIRS 能否作為 MCI 的客觀標識”這一核心問題。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 變化是常用指標，其激活水平在 MCI 中可升高、降低或相當，差異部分可由認知負荷/代償理論解釋；③ 未來需統(tǒng)一 MCI 亞型、任務(wù)范式、監(jiān)測時長并擴大樣本，方可提升結(jié)果可重復(fù)性與臨床可用性。

文獻檢索和評估，精簡版：

納入標準：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照、血紅蛋白濃度量化）

排除標準：癡呆、非原發(fā)性MCI、無任務(wù)血流動力學(xué)監(jiān)測等

數(shù)據(jù)提取：文獻信息、受試者特征、任務(wù)范式、ROI、設(shè)備屬性、氧合/血流動力學(xué)結(jié)果

質(zhì)量評估：紐卡斯爾-渥太華量表（NOS），滿分9分

文獻檢索和評估，詳細版：

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”等同義擴展詞，限定英文全文。

研究團隊根據(jù)PICO框架（Population, Intervention, Comparison, Outcome）制定了嚴格的文獻納入標準：

Population（研究對象）：年齡超過60歲的老年MCI患者，這些患者需通過標準化神經(jīng)心理學(xué)測試確認存在客觀認知障礙，且日常生活功能未受顯著影響，同時排除其他神經(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)測量等）進行腦功能評估。

Comparison（對照）：年齡、性別和教育程度匹配的健康認知功能老年人作為對照組。

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，評估腦氧合和血流動力學(xué)特征。

文獻篩選過程由兩名獨立評審員完成，通過閱讀標題、摘要和全文，排除不符合納入標準的文獻，如會議論文、綜述文章、案例報告以及未監(jiān)測任務(wù)期間腦血流動力學(xué)反應(yīng)的文獻。

數(shù)據(jù)提取由三名評審員獨立完成，使用預(yù)開發(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力學(xué)結(jié)果。對于數(shù)據(jù)不完整或不清楚的研究，聯(lián)系作者獲取進一步信息。研究質(zhì)量采用Newcastle-Ottawa Scale（NOS）進行評估，該量表包括研究對象選擇、可比性和結(jié)果測量三個領(lǐng)域，共八個項目，滿分九分，得分越高表示研究質(zhì)量越高。

圖1. 研究流程圖

研究對象共納入 34 項非隨機對照研究，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、教育程度匹配的認知正常老年人；MCI 診斷依據(jù) Petersen 或 NIA-AA 標準，神經(jīng)心理量表 MMSE 平均 21.4–28.9、蒙特利爾認知評估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，無法進行元分析。因此，研究結(jié)果以簡短的敘述性綜述形式呈現(xiàn)，重點比較老年MCI患者與健康認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 類經(jīng)典認知任務(wù)，包括 N - back、延遲匹配樣本、數(shù)字/視空間工作記憶、語義/類別流暢性、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)活動狀態(tài)在 MCI 研究里備受關(guān)注。在腦區(qū)檢測方面，所有研究均聚焦于前額葉皮層（PFC），約半數(shù)研究同時覆蓋頂葉、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 項研究報道 MCI 在任務(wù)中 PFC 的 ΔHbO2 顯著低于對照組，尤以高工作記憶負荷（2-back）或語義流暢任務(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 無差異，提示認知負載升高使 MCI 神經(jīng)資源耗盡。

升高模式：7 項研究顯示 MCI 出現(xiàn)代償性高激活。在一項采用三級難度視空間任務(wù)的研究中，發(fā)現(xiàn)中-高難度下 MCI 的 HbO2 斜率反而大于對照組，符合“腳手架”代償假說。

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，核心是通過暫時性、適應(yīng)性的支持，幫助學(xué)習者跨越 “現(xiàn)有能力” 與 “潛在能力” 的差距，最終實現(xiàn)獨立解決問題的能力。結(jié)合 “認知負荷理論”，解釋老年人在輕度認知障礙（MCI）中的腦功能變化：老年人面對認知負荷時，前額葉皮層可通過 “代償性激活”（類似 “腳手架”）維持功能；但若負荷過高，代償能力不足則會出現(xiàn)激活下降。

無差異模式：9 項研究在 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)測時長過短有關(guān)。

功能連接與動態(tài)FC指標變化

• 靜息態(tài)功能連接：4項研究證實 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，可能的解釋是解釋該現(xiàn)象為 “大腦代償機制”—— 通過增強腦區(qū)間功能連接輔助完成認知任務(wù)。

• 動態(tài)功能連接變異性：有研究報告 MCI 患者動態(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 與對照組間未見一致的變化差異，因此其敏感性和特異性需進一步驗證。

認知負荷 - 代償整合框架下的結(jié)果解釋

將上述結(jié)果置于認知負荷與 STAC 框架下分析，低認知負荷時，MCI 與對照組均可動員 PFC 資源；中度負荷觸發(fā) MCI 代償性高激活；高負荷或超長時長因神經(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)難度個性化校準提供理論依據(jù)。

該綜述系統(tǒng)勾勒了 fNIRS 在 MCI 研究中的“全景圖”，證實其具備提供客觀腦功能標識的潛力，同時揭示結(jié)果異質(zhì)性主要源自 MCI 亞型不明、任務(wù)難度與監(jiān)測時長不一。

相較于單一原創(chuàng)研究，本文貢獻在于：① 以認知負荷 - 腳手架理論整合矛盾數(shù)據(jù)，為后續(xù)實驗設(shè)計提供可檢驗假設(shè)；② 強調(diào)靜息與任務(wù)雙模態(tài)、FC 與 HbO2 多指標聯(lián)合，可提升判別效度；③ 提出“亞型 - 任務(wù) - 時長”三要素標準化路線圖，呼吁建立國際共識與多中心大數(shù)據(jù)平臺。

未來研究可依據(jù) Petersen/DSM - 5 標準對 MCI 進行精準分型，納入不同亞型于不同 fNIRS 預(yù)測模型，深入了解各亞型特點。結(jié)合實時氧合血紅蛋白反饋技術(shù)設(shè)計難度自適應(yīng)任務(wù)，捕捉個體“代償 - 失代償”拐點，評估個體認知儲備和代償能力。開展 5 - 10 分鐘以上連續(xù)任務(wù)或日間多次靜息態(tài)長時監(jiān)測，評估神經(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，全面準確了解腦功能變化。與腦脊液 Aβ/tau 檢測、PET - MRI 等金標準對照，計算 fNIRS 技術(shù)敏感度、特異度及成本 - 效益，推動其在社區(qū)篩查與療效監(jiān)測中落地應(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

作者及單位介紹

該文章作者共6人，均來自中國相關(guān)醫(yī)療機構(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）。

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