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時間會對大腦造成嚴重破壞。與年齡相關的認知衰退會帶來多種症狀，從記憶力喪失到注意力不集中。但是，這些症狀是由什麼引起的？隨著人們年齡的增長，他們的大腦會發生什麼變化？
哈佛大學、密歇根大學和華盛頓大學醫學院的傑西卡·安德魯斯-漢娜和她的同事探索了衰老過程中認知衰退的部分原因可能是大腦大規模系統之間協調和溝通的喪失。他們從已故神經學家諾曼·格施溫德多年前提出的“斷連綜合徵”概念出發，使用磁共振成像來檢查年輕（18至34歲）和年老（60至93歲）受試者在休息或進行某些任務（例如將單詞分類到不同類別）時的大腦活動。然後，研究人員分析了功能性磁共振成像（fMRI）資料，以比較大腦區域之間對實驗任務的活動波動，從而提供了大腦皮層中不同系統之間協調的度量。作者將這些相關性的強度與基於幾項智力流暢性和記憶力測試的認知表現的度量進行了比較。
最重要的發現是老年大腦中兩個定義明確的大規模大腦網路之間的功能相關性或相互作用“急劇減少”。（值得注意的是，在安德魯斯-漢娜實驗中，大約一半的年長受試者的大腦區域同步水平與年輕人群重疊，因此這不是老年大腦的普遍特徵。）第一個網路與大腦的休息“預設”狀態相關，而另一個網路負責控制目標導向的行為和“執行”大腦功能，例如專注於特定任務。觀察到的這些大腦網路相互作用的減弱與由於衰老導致的認知功能下降顯著相關。
喚醒問題？
近年來，功能性磁共振成像中最傑出的發展之一是對大腦功能“預設模式”的闡明。這種預設模式指的是當受試者被要求休息並且不執行任何任務時，會顯示高水平活動的一致的大腦區域網路。有趣的是，這種預設模式的觀察結果在從清醒到深度麻醉的各種狀態變化中都持續存在。這項新研究提供了重要的證據，表明這種預設模式的完整性會隨著年齡的增長而降低，並且與認知障礙有關。
當然，問題是哪些退行性機制可能導致老年受試者人群中大腦皮層“串擾”的崩潰？一種可能性是神經遞質多巴胺的潛在下降，這可能會導致認知減慢和老年受試者身上看到的執行功能測量受損。這種可能性導致以下假設。
對我們來說，安德魯斯-漢娜的結果也可能與衰老相關的廣義喚醒的特徵性變化有關。隨著人們年齡的增長，他們對新奇和令人驚訝的刺激（例如以危險方式行駛的汽車）的反應變得較弱。（也許它闖了紅燈……）似乎有可能的是，這些上升的喚醒系統的一個重要方面是提供機制，使休息的大腦處於接近準備行動的狀態，“心理引擎怠速”，可以這麼說。因此，您能夠快速行動並避免碰撞。
一種觀點認為，“預設模式”活動實際上部分取決於起源於原始腦幹機制的活動，這些機制位於髓質網狀結構的最深處。該區域被描述為大腦的“第一響應者”，因為它通常是第一個對相關刺激（例如魯莽駕駛的汽車）做出反應的區域。
此外，許多上升的喚醒系統的貢獻已被證明可以維持大腦的啟用，這可能在維持預設狀態下各種大腦網路之間的適當相互作用中發揮重要作用。在這種情況下，有趣的是，透過對中央丘腦進行電刺激，可以治療腦損傷後的嚴重認知障礙，丘腦是一個整合性的大腦區域，接收來自腦幹喚醒系統的輸入，並且與背側注意網路和大腦處於休息狀態時活躍的預設狀態網路都有很強的聯絡。安德魯斯-漢娜研究的發現極具啟發性，並提出了許多值得跟進的思路，以增進我們對人類大腦如何隨著年齡增長而變化的理解。
進一步的問題
熟悉安德魯斯-漢娜論文中使用技術的讀者可能會詢問作者沒有采用的其他有用測量方法，例如腦電圖（EEG）？這些技術測量大腦功能的其他方面，這些方面可能進一步闡明大腦中大規模系統的相互作用，尤其是在這種相互作用受衰老過程影響的情況下。
第二個問題，與我們的喚醒建議有關：安德魯斯-漢娜等人報告的結果是否真的完全由大腦皮層的白質變化產生，或者是否也有來自腦幹較低區域的重要貢獻，由於技術原因，這些區域很難使用功能性磁共振成像進行成像？這裡有一個比喻：如果一棟房子的三樓的窗戶卡住了，那可能是因為窗戶有缺陷，但也可能是房子的地基正在下沉。那些與喚醒相關的原始大腦區域（例如腦幹）類似於房屋的地基。安德魯斯-漢娜和她的同事們一直在專注於“三樓的窗戶”，併為該領域做出了重要貢獻。我們建議在作者的解釋中新增一個“與地基相關”的建議。
《心智問題》由喬納·萊勒編輯，他是部落格前額葉皮質和書籍《普魯斯特是神經科學家》的科學作家。