Lu et al
研究表明，健康的饮食、参加体育活动、双语、志愿活动、注意力训练、游戏化的益智训练、演奏乐器或参加合唱团可以帮助老年人保持身体和认知健康。在这些活动中，音乐训练是一种非常有效的缓解认知老化的活动，因为演奏乐器是一项丰富而复杂的活动，涉及许多脑区。
横向研究表明，音乐家在选择性注意和认知控制上优于非音乐家。纵向的行为研究也证明了老年人确实受益于音乐训练。例如，Bugos及其同事表明，6个月的音乐训练（例如钢琴）可以改善老人的执行功能和工作记忆。Seinfeld和同事发现，经过数月的集体钢琴训练后，老年人的抑制能力增强。在最近的一项随机对照实验中，4个月的钢琴训练提高了老年人的语言流利性。音乐疗法有助于减轻老年人的抑郁症状，提高生活质量。一项研究表明，主观认知能力下降的老年人在听了12周的音乐后，心理健康和睡眠质量显著改善。此外，唱歌和听音乐可以缓解痴呆患者的抑郁症。具体来说，唱歌尤其有利于提高工作记忆、维持执行功能和方向；听音乐有助于促进一般认知、工作记忆和生活质量。
最近使用头皮记录脑神经电活动的研究表明，在老年人中，3-6个月的音乐和视觉艺术课程会带来神经可塑性的变化。Alain等人将老年人随机分为音乐、视觉艺术（主动控制）或被动（无干预）对照组。在3个月的训练期前后，他们都完成了GoNoGo任务。值得注意的是，与参加视觉艺术训练的老年人或对照组相比，音乐干预组的被试在训练后由 Go 和 NoGo 试次引发的ERP差异更大，音乐训练后ERPs的这些变化可能反映了注意资源的更有效利用。
但是，来自ERP研究的神经可塑性变化的证据很小，并且在研究之间存在差异。这可能部分是由于EEG数据的时域分析容易受到时间抖动的影响，可能会错过大脑活动中包含的重要信息（例如，诱发的非相位锁定活动）。同时考虑锁相和非锁相活动差异的时频分析可能更适合评估与老年人训练相关的神经可塑性变化。Theta（4–7 Hz）和alpha（8–13 Hz）频带与GoNoGo范式特别相关，因为它们与认知控制相关。之前对年轻人的研究表明，在NoGo中，额中区的theta振荡（4–7 Hz）功率增加，与抑制优势的反应有关。
本研究重新分析了Alain等人的脑电数据，以验证老年人ERPs中与训练相关的变化与振荡功率和功能连接改变相关的假设。我们重点研究了theta（4–7 Hz）频段，该频段已被证明可以揭示执行控制和抑制。
方法
被试
从多伦多地区招募了60名健康老年人。在训练前和训练后阶段，有5名被试流失。其中2人是由于脑电记录过程中的技术问题。音乐组有16名被试（年龄57-80岁，3名男性），视觉艺术组有17名被试（年龄59-80岁、2名男性），对照组有17名被试（年龄57–79岁、3名男性）。
所有被试都接受过有限的音乐和视觉艺术训练：他们在过去5年内没有参加过任何视觉艺术或音乐训练或活动，并且在其一生中接受过不超过6年的正式视觉艺术或音乐剧训练。音乐组平均有1.2年（SD = 2.0）的私人音乐课和0.7年（SD = 1.2）的私人艺术课，而艺术组的私人音乐课程平均是0.2年，私人艺术课程平均为1.3年（SD= 0.8）。对照组有平均0.7年（SD =1.1）的私人音乐课和0.3年（SD = 0.9）的私人艺术课。
三个组在年龄（p=0.92；音乐组：M=67.8，SD=6.0岁；视觉艺术组：M=68.5，SD=5.2岁；对照组：M=69.5，SD=5.9岁）、受教育年限（p=0.121；音乐组：M=16.4，SD=2.7岁；视觉艺术组：M=17.2，SD=1.4岁；对照组：M=6.9，SD=3.2岁）方面没有差异。使用音乐耳测试对被试进行了听觉障碍和其他听觉或音乐障碍的筛查，三组被试在基线心理测量评估中表现出相似的分数（所有p值>0.1）。
3个月后，来自音乐组的13名被试和来自视觉艺术组的12名被试返回进行后续测试。这两个亚组在年龄（p=0.87）、受教育程度（p=0.94）上相似，并且在预测试时的智力没有显著差异（p=1.39）。
研究设计
这项纵向研究包括四个阶段：训练前、3个月的训练、训练后和3个月后的追踪测试。在训练后和追踪之间的3个月内，被试没有参加正式的音乐或视觉艺术活动。另外我们招募了一个被动对照组，以区分潜在的训练效果和重测效果。
训练课程
音乐和视觉艺术组的被试在多伦多皇家音乐学院由一名专业教师（即两名教师：一名音乐教师和一名视觉艺术教师）在各自的训练领域接受为期3个月的集体课堂教学和活动（36次1小时的课程，每周3次）。该音乐团体使用身体打击乐器、人声乐器和非拼音乐器进行音乐创作。他们还通过演唱简单的卡农学习了基本的音乐理论和旋律和声概念。视觉艺术组学习了基本的绘画和绘画技巧，分析了著名艺术家的作品，创作了风景画、静物画和自画像的原作。
程序
测试（脑电图和心理测试）在实验室进行了2天，每次持续约1.5-2小时。
心理测量评估包括以下测试：（1）韦克斯勒智力简明量表-第二版；（2）单词工作记忆；（3）Stroop试次；（4）计算机化的皮博迪图片词汇测试；（5）数字符号（WAIS-R的子测试）。
当被试接受视觉GoNoGo任务时，我们测量了他们的脑电活动（EEG）。在三个测试阶段（前、后和后续）中的每一个阶段都使用相同的刺激，而试次顺序在被试和阶段之间随机进行。
脑电记录和数据处理
使用BioSemi记录脑电。我们使用了来自BESA软件的模型分析数据，该模型涵盖视觉感觉区、顶叶、额叶和扣带回皮层（图1）。这是根据与视觉注意力和GoNoGo任务相关的源活动选择的。从相对于头皮表面的径向方向的偶极子中提取时间序列。
大脑网络提供了重要的生理和心理信息，功能连接的构建对于理解大脑功能至关重要。锁相值（PLV）通常用于研究功能连接，并用于在Go或NoGo试次中捕捉成对节点与网络之间的非线性相位同步。使用Brainstorm软件进行处理(https://neuroimage.usc.edu/brainstorm/)。我们分别根据Go和NoGo试次得出的PLV计算了网络内的功能连通性。然后，通过减法获得NoGo和Go试次之间的差异矩阵。
图1
结果
预训练：神经振荡指数反应抑制
我们首先比较了所有被试中Go和NoGo试次引起的振荡性脑活动。基于聚类的排列统计显示，在中央区和额叶区的NoGo与Go试次中，theta功率更大（聚类1-3，表1）。与Go相比，NoGo还与中部位点从100毫秒到800毫秒的beta功率增强有关。
表1
训练对theta功率的影响
重复测量方差分析显示，训练的主效应显著（图2）（F（1,47）=6.747，p=0.013，=0.1266），训练后GoNoGo的theta功率差异小于训练前。更重要的是，实验组和主动控制组之间产生了组别和session的显著的交互作用（F（1,47）=4.314，p=0.043，=0.084）。主动和被动对照组之间的对比也产生了组别和session的交互作用（F（1,47）=4.100，p=0.049，=0.080）。成对比较显示，接受音乐训练的人在测试后的theta功率中，Go和NoGo之间的差异较小（p=0.003）。在参加视觉艺术训练的老年人（p=0.150）或对照组（p=1.870）中，测试前后没有显著差异（图3）。
图2
为了更好地理解音乐训练对GoNoGo调制的影响，我们比较了训练前和训练后Go和NoGo的平均theta功率。分析表明，条件和训练之间存在显著的交互作用，F（1,15）=6.811，p=0.020，=0.312），这是由于与Go相比，NoGo比Go在训练前和训练后的theta功率差异较大。两两比较显示，NoGo训练前后有显著差异（p=0.040）。在Go中，两个session之间的theta功率没有差异（p=0.683）。
图3
训练对beta功率的影响
beta功率的主效应不显著（F（1,47）=2.887，p=0.096，=0.058），组的主效应（F<1）或组×session的交互作用（F<2）也不显著。
追踪
音乐（n=13）和视觉艺术组（n=12）的一部分被试参加了为期3个月的训练后追踪。在这里，我们进行了探索性分析，以测试在音乐组测试后，Go和NoGo测试在theta功率方面的较小差异是否持久。分析显示，测试前和追踪时theta功率没有显著差异，测试后Go和NoGo之间的差异显著较小（两种情况下均p<0.05）。在视觉艺术组，Go和NoGo试次之间的差异在所有三个疗程中都没有显著差异（图4）。
图4
功能连通性
通过比较训练前后Go和NoGo引起的PLV，我们测试了音乐训练对theta功率的影响是否与注意网络内功能连接的变化有关。在三种连接中观察到音乐组中NoGo和Go在预测试时的theta功率差异：LOcc LTPJ（p<0.001，t=-4.44）、中央ROcc（p=0.048，t=2.15）和RMFG ROcc（p=0.023，t=1.49）（图5A）。在音乐组的后测中，NoGo和Go之间的theta功率差异显示出七个显著的连接：LIFG-frontopolar（p=0.041, t=2.23）,LIFG-RSTG(p=0.023,t=-2.56),frontopolar-ROcc(p=0.028,t=-2.43),RMFG-LOc(p=0.007,t=-3.11),ROcc-LOc(p=0.008,t=-3.08),ROcc-RTPJ(p=0.039,t=-2.26) 和中央RTPJ（p=0.009，t=-3.02）（图5B）。在LIFG-RSTG（p=0.014，t=-2.79）、frontopolar-RO（p=0.023，t=-2.53）、RMFG-RO (p=0.039,t=-2.27), RMFG-LO(p=0.047,t=-2.16)和centralRTPJ(p=0.021,t=-2.58)(图5C)。在排除失去追踪的被试后，我们计算了音乐组中NoGo和Go之间的theta功率差异，发现了一个重要的功能连接：中央RIFG（p=0.032，t=2.42）（图5D）。
图5
在音乐和视觉艺术训练之前，与Go相比，NoGo产生的theta和beta功率显著增加。NoG的theta和beta功率的增强与之前对年轻人的研究一致，可能反映了抑制反应的执行控制机制的参与。NoGo中较强的theta和beta振荡也可能分别反映了冲突检测和解决。
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