认知储备的测量及其在认知老化中的应用*

何 燕 余 林 闫志民 赵宇晗

(西南大学心理健康教育研究中心, 西南大学心理学部, 重庆 400715)

1 引言

Katzman等(1989)通过对10例已死亡的老年个体进行临床解剖发现, 临床行为表现正常的老年个体其大脑却呈现出阿尔兹海默氏症(AD)晚期病理学特征, 即脑病理特征与行为表现不匹配。这一发现引起了学界的广泛关注。最初, 研究者认为这一现象可能是由个体“储备”的差异所致,储备在脑病理和临床表现之间起到缓冲或者调适的作用(Satz, Cole, Hardy, & Rassovsky, 2011)。之后, 为了给“储备”这一概念提供明确的理论解释,研究者们提出了“阈限”、“补偿”、“脑储备”等多个类似的概念, 然而这些概念并没有明确可接受的定义, 甚至在文献中经常被互换使用。为此, Stern(2002)重新定义、整合这些概念, 提出了“认知储备”这一概念。认知储备是指个体自适应利用神经网络对不断增加的脑损伤进行补偿的能力, 它能够缓冲脑病理对临床表现的致残效应, 促使个体成功应对脑病理, 保障其临床表现或行为成绩达到最优化。认知储备能显著影响个体的生理功能、认知功能和行为结果, 它可以通过影响大脑生物标志物的水平, 调节大脑激活的模式, 从而保持较好的认知功能和正常的行为表现。近年来, 认知储备的研究主要集中在认知储备的测量及其在认知老化的中的应用研究方面。由此, 本文从认知储备的测量、认知储备与认知老化的关系及其生理机制三个方面出发, 对现有研究进行了回顾与展望, 以期为未来的研究提供参考与借鉴。

2 认知储备的指标与测量

2.1 认知储备的指标

认知储备的指标是认知储备量化的基础, 不同的研究者提出的指标不尽相同, 当前研究中使用频率最高的认知储备指标包括受教育程度、职业成就、认知活动以及发病前IQ。

受教育程度是应用最为广泛, 且可独立预测认知储备的一项指标。研究表明教育可以通过产生新的认知策略来提高认知储备能力, 从而降低个体患痴呆症的概率。此外, 有研究证实教育能够削弱神经病理对个体神经心理测验成绩的破坏性效应, 使个体的神经病理水平与神经心理测验成绩不匹配(Liu, Cai, Xue, Zhou, & Wu, 2013)。

职业也是认知储备的一项有效预测指标。人一生的大部分时间都在从事职业活动, 不同的职业所需要的认知能力及其运用的强度和频率的差异使个体形成了不同的储备。Tucker和Stern(2011)提出职业对个体的智力功能具有保护作用,职业成就与老年痴呆、认知老化之间存在显著相关。学术界专家、政府领导层、企业管理层等高水平职业能够保护认知功能, 降低老年痴呆的患病风险; 而家政服务人员、蓝领员工及文秘工作者等低水平职业则缺乏这种保护作用, 它们通常与较低的认知功能水平以及较高的患病风险有关。Baldivia, Andrade和Bueno (2008)也发现从事技工、服务员、农业、手工艺以及机械操作等职业的个体, 其认知衰退更为明显。以上关于认知储备指标的研究主要探讨职业等变量与认知储备或者认知能力的相关性, 然而我们仍不清楚究竟是认知储备或认知能力决定了职业倾向, 还是职业类型影响了认知储备, 两者之间的因果关系需更进一步确定。

认知活动是指包含认知刺激, 以信息处理过程为中心的活动, 主要分为智力活动(如阅读报纸)、社会活动(如参观博物馆)以及身体活动(如体育运动)三类。近年来, 越来越多研究发现个体参加认知活动能够有效保持认知能力, 并且降低老年痴呆的患病风险。Wilson等(2010)对1157名老年被试进行了近6年的追踪研究, 证实了在痴呆症病发前老年人经常参与认知活动能减缓认知功能衰退, 并且降低其死亡率的假设。Sattler, Toro,Schönknecht和Schröder (2012)对500名老年被试进行了10年的追踪研究, 主要探讨认知活动、教育水平及社会经济地位如何影响轻度认知障碍(MCI)和阿尔兹海默症(AD)的发展进程, 结果显示在控制教育水平和社会经济地位后, 经常参与认知活动有利于降低痴呆患病风险。因此, 认知活动也被认为是衡量认知储备的有效指标之一。

此外, 智力, 尤其是发病前或者童年时期的IQ, 同样被认为是衡量认知储备的有效指标之一。Richards和Sacker (2003)探讨了认知储备的前因变量对个体中年时期增龄性衰退产生的保护作用, 路径分析结果显示, 在教育水平、职业成就以及童年IQ三个变量中, 童年时期IQ的系数最大, 即童年时期IQ对认知衰退的影响最大。

2.2 认知储备的测量

认知储备作为一个理论性的结构暂不能被直接测量, 因此, 有效地测量认知储备在当前研究中显得尤为重要, 目前研究者大多采用指标问卷和潜变量的方法来测量认知储备。

2.2.1 指标问卷测量

目前, 学界使用的关于认知储备的指标问卷主要涉及受教育程度、职业成就、认知活动和智力四个方面。根据不同的研究需求, 各类指标问卷中指标的定义和测量方法不尽相同。

大多数研究者直接将个体接受正规教育的时间视为其受教育程度。Staff, Murray, Deary和Whalley (2004)将个体受教育程度划分为未接受正规教育、小学、中学和大学四类, 并采用0～3四级评分方式进行编码。而另一些研究者则认为仅将接受正规教育的时间作为个体的受教育程度是不恰当的, 因为个体除了接受正规教育, 还可能接受非正规教育, 如自学、培训等。因此, 衡量个体受教育程度既要参考个体接受的正规教育, 也要参考其所受的非正规教育(Puccioni & Vallesi, 2012)。

目前, 研究中定义职业成就的方法主要有两种：第一种是首先分析全国人口普查或职业分类大典中的职业描述, 其次再根据职业劳动的复杂程度进行划分, 如Stern, Albert, Tang和Tsai (1999)根据职业的复杂程度将不同种类的职业划分为高、低两个层次, 无技术性/技术性要求不高/具备技术性要求的贸易、工艺及文书工作归属低水平职业, 而企业管理、政府机关以及行业专家则归属高水平职业; 第二种方法是直接根据全国人口普查分类或者国家劳动部门职业分类大典等来对职业进行分类编码, 如Staff等(2004)在研究中采用0～4五级评分标准将职业水平分为无从业资格的劳动人员、取得从业资格的手工业或者体力劳动者、取得从业资格的技术人员、本科及以上学历的专家、本科及以上学历的管理人员。

此外, 研究者常常通过记录、编码个体在闲暇时间所从事认知活动的时间/数量和频率来衡量个体的认知活动(Nucci, Mapelli, & Mondini,2012), 而智力则主要通过词汇测试(如韦氏成人量表WAIS的词汇分测验; Wechsler, 1981)或者阅读能力测试(如全国成人阅读能力测试NART;Nelson, 1982)来进行测量。

2.2.2 潜变量测量

一些研究者认为认知储备是一个假设因子,即认知储备是一种隐藏的不能被直接测量的潜在结构, 应当考虑用潜变量数据分析的方法来进行测量。

Scarmeas等(2003)最早运用潜变量测量的方法来测量认知储备, 其将受教育时间、NART与WAIS-R词汇分测验得分作为认知储备的指标,提取指标的主成分, 将其定义为认知储备变量CRV, 用于后续统计分析。之后, 潜变量法逐渐在认知储备研究中得到广泛运用和发展。Bartrés-Faz等(2009)使用教育-职业量表、认知储备量表、WAIS-Ⅲ词汇分测验作为认知储备4个指标的测量工具, 并采用因子分析法获取一个新的因子(Composite CR)作为后续统计分析中的认知储备变量, 该因子可以解释所有4个认知储备变量的67.6%。Siedlecki等(2009)用北曼哈顿研究数据提出了认知储备的潜变量测量模型, 该模型假设一个潜在变量可以为受教育程度和发病前IQ两个观测指标的共享方差做出解释。之后, Satz等(2011)进一步提出不同的认知储备潜变量模型, 如单因子模型、双因子模型以及多因子模型。

综上, 在测量认知储备的基础问题上, 学者们已达成共识：将认知储备的代理指标作为量化认知储备的基础。然而, 认知储备的测量仍没有统一的标准。在认知储备代理指标的选择上, 不同的研究者会根据自己的研究需要选择不同的指标变量。此外, 在基于代理指标的认知储备测量方法的选择上, 研究者也会有不同的选择, 而量化标准的不明确会导致研究结论的推广受到限制,足见认知储备测量的统一和标准化工作意义深远而重大。

3 认知储备与认知老化的关系

3.1 认知储备与正常认知老化

当前有关健康老化的认知储备研究已得出较为一致的结论, 即在健康老年人中, 认知储备越高, 认知能力或认知表现越好。Corral, Rodríguez,Amenedo, Sánchez和Díaz (2006)对146名年龄在20～79岁范围内的健康被试进行了涉及注意、记忆、视觉组织、概念和推理能力的神经心理测验,探讨了个体发病前IQ水平与测验成绩的关系, 结果显示被试的认知储备能力与个体一般认知功能呈显著正相关。而Fritsch等(2007)的研究进一步证实了该结论, 其通过对349名健康老年人进行神经心理测验, 发现认知储备对老年个体的一般认知能力、情景记忆和加工速度有积极的影响。此外, Puccioni和Vallesi (2012)采用认知储备问卷(CRIq)探讨老年人认知储备能力对空间冲突解决能力的影响, 研究结果显示CRIq得分越高, 其空间冲突解决能力越好。在老年个体决策选择能力方面, Barulli, Rakitin, Lemaire和Stern (2013)通过实验研究证实认知储备对健康老年人决策选择能力具有积极影响。同时, 该结论还得到了纵向研究的支持(Singh-Manoux et al., 2011)。Singh-Manoux等(2011)探讨了认知储备与认知功能的关系, 将受教育程度、职业水平作为认知储备的指标, 对7454名被试进行了10年的追踪研究, 三次测量被试的记忆、推理、词汇、音位和语义流畅性能力,结果显示被试的认知储备能力越高, 认知能力测试成绩越好。

虽然在健康老年人中, 认知储备与认知功能水平之间存在较强的联系, 然而认知储备与认知功能的衰退率或者变化轨迹之间存在何种联系仍有争议。一部分研究发现认知储备能保护个体的认知功能, 减缓认知衰退的速度。Reuser, Willekens和Bonneux (2011)对22388名55～105岁的被试进行了教育与认知损伤的关系研究, 结果显示高等教育能够延迟并缩短认知衰退的时间, 甚至延长个体寿命。这一结论得到了Iwasa等(2012)追踪研究的支持, 其通过5年的追踪研究发现, 休闲活动尤其是兴趣爱好, 对认知衰退有显著影响, 即老年个体参与休闲活动越少, 其认知功能更容易在5年之内衰退。然而, 另一部分研究却发现认知储备与认知衰退速率或者变化轨迹之间并不存在相关性。Zahodne等(2011)在维多利亚纵向研究中探讨了教育对加工速度、工作记忆、言语流畅性等认知功能的影响, 对1014名54～95岁的健康被试进行了长达12年的追踪调查, 发现教育与所有认知能力的水平, 尤其是言语流畅性, 均存在较强相关, 而与认知能力的变化无关。Singh-Manoux等(2011)的研究也发现高认知储备组的认知测试成绩明显好于低认知储备组, 而认知衰退率却不存在组间差异。

3.2 认知储备与异常认知老化

与正常认知老化研究结论相似, 在异常认知老化中, 认知储备与认知水平的关系研究表明认知储备对患病老年人的认知功能也具有保护作用。研究发现在轻度认知障碍患者中, 认知储备与韦氏记忆量表(WMS)、简易智能量表(MMSE)及蒙特利尔认知评估量表(MoCA)的得分均存在显著正相关(Liu et al., 2013)。Koerts, Tucha, Lange和Tucha (2013)在针对帕金森患者的研究中同样发现, 个体认知储备越高, 其认知功能保持得越完整, 特别是加工速度、记忆能力以及执行功能。此外, 研究者发现认知储备可以有效降低痴呆症的发病率(Wilson, Scherr, Schneider, Tang, & Bennett,2007)。Wilson等(2007)探讨了老年人参与认知活动的频率对患痴呆风险的影响, 其对700名老年人进行了5年的追踪研究, 发现老年人参与认知活动的频率越高, 则罹患痴呆症的风险越低; 很少/从不参与认知活动的老年人罹患痴呆症的可能性是那些经常参与活动的老年人的2.6倍。元分析的结果也支持了这一结论。Valenzuela和Sachdev (2006)分析了22篇有关认知储备指标(教育、职业、发病前IQ及心理活动)对痴呆患病率影响的文献, 结果显示大多数研究均发现认知储备能防止老年痴呆, 降低46%的患病风险。Meng和D’Arcy (2012)对1980～2011年的133篇有关痴呆与教育的文献进行了元分析和质性分析, 结果发现教育水平低的个体承担的患病风险更大, 且质性分析结果也表明高教育水平对痴呆症进程具有保护作用。

在认知储备与认知衰退速率的关系研究方面,正常认知老化中的研究结果仍存在争议, 而在异常认知老化中的研究则得出较为一致的结果, 即一旦病发, 神经退行性疾病患者的认知储备水平越高, 其认知衰退速度就越快, 甚至会更早面临死亡。Meng和D’Arcy (2012)发现较高的受教育程度能够减缓痴呆的发展进程, 然而一旦病发,认知功能就会加速衰退。同样, Ye等(2013)的研究也发现, 在早期遗忘型轻度认知障碍(a-MCI)患者中, 受教育程度越高, 认知衰退越慢; 而在晚期a-MCI患者中, 受教育程度越高, 认知衰退速度越快, 且向AD转换的风险相应增大, 从而更早面临死亡。研究者认为这些研究结论表面上看似相反, 但实质上却能共同支持认知储备假说(Ye et al., 2013), 即在疾病的早期阶段或者无临床症状阶段, 同样临床表现的情况下, 认知储备能力高的个体比认知储备低的个体具有更大程度的脑病理或脑损伤, 因此认知储备能够缓冲脑病理对个体行为表现的致残效应, 让个体更好地应对大脑病理以延缓疾病的临床症状表现; 然而一旦病发,由于累积的脑病理程度更严重, 认知储备高的患者认知能力加速衰退, 甚至更早面临死亡, 即认知储备的缓冲效应在疾病的早期阶段起作用, 而在晚期阶段(如病发期)则由于个体不能再承受累积过量的脑病理负荷而消失。

4 认知储备的生理机制

4.1 认知储备与脑病理的关系

认知储备假说认为认知储备在脑病理与临床表征之间起缓冲作用, 因此认知储备与脑病理、特别是与脑病理的生物标记之间存在密切的关系。现有研究采用大量的生物标志物来衡量脑病理程度, 如大脑容积、白质完整性、脑脊液 β淀粉样蛋白1-42 (Aβ1-42)、脑脊液总tau蛋白(T-tau)/磷酸化tau蛋白(P-tau)浓度。然而, 现有文献中有关认知储备与脑病理的关系研究的结论并不一致。

一部分研究表明, 认知储备与脑病理之间呈正相关, 即个体认知储备水平越高, 脑病理程度越严重, 尤其在健康老年群体中, 认知储备水平越高, 脑病理程度就越严重, 如脑脊液Aβ1-42水平较低, tau蛋白水平较高等。Arenaza-Urquijo等(2011)探讨了健康老年人、a-MCI和AD患者的白质完整性与认知储备之间的关系, 在控制年龄、性别、记忆测试成绩以及大脑容积等变量后, 结果显示三组被试中认知储备与脑区的白质完整性之间均呈负相关, 在相关强度上健康老年组显著大于其他两组, 其次是a-MCI组, 尤其是胼胝体部位。研究者认为老年人的认知储备能力越高,忍受脑老化的能力越强。同样, 在由MCI发展为AD的老年群体中, 当控制了神经心理测试成绩或者疾病严重程度后, 个体受教育程度越高, 脑脊液Aβ1-42水平越低, 脑组织淀粉样斑块沉积越多, 表明认知储备能力越高, 脑病理程度越严重(Rolstad et al., 2009)。此外, Dumurgier等(2010)探讨了AD患者的教育水平与脑脊液Aβ、T-tau以及P-tau浓度之间关系, 结果显示在控制了年龄、性别和疾病程度后, 处在AD早期阶段的个体受教育程度越高, Aβ水平就越低, 大脑淀粉样病变更严重, 而在AD中后期两者之间则不存在关联。其认为虽然认知储备能够应对AD大脑病变所产生的消极影响, 但认知储备的这种缓冲作用应该有一个期限, 在这个期限内, 认知储备越高, 人体大脑的神经病理损伤越严重。对于高认知储备能容忍更为严重的病理损伤这一说法, Vance,Roberson, McGuinness和Fazeli (2010)提出两种观点加以解释, 其中一种较为被动的观点认为认知储备高的病人能取得更好的认知测试成绩, 因而出现临床水平的疾病症状时, 其大脑的病理程度更加严重; 另一种较为主动的观点则认为教育等认知储备的指标变量能够刺激神经的可塑性, 因此更能对抗AD病变对大脑功能的破坏性影响。

然而, 另一部分研究却发现认知储备与脑病理程度之间呈负相关, 即认知储备水平越高, 个体脑病理程度越轻。Valenzuela, Sachdev, Wen,Chen和Brodaty (2008)在一项持续3年的纵向研究中首次发现健康老年人的认知储备水平越高,海马皮层的萎缩率越低。在排除基线颅内体积、海马容积差异以及性别差异等原因后, 其认为丰富的人生经验对海马皮层有着特定的神经保护作用, 有利于保持海马结构的完整性。Teipel等(2009)探讨了健康老年人、MCI和AD患者的白质完整性与教育之间的关系, 在控制了年龄、性别以及痴呆严重程度等变量后, 发现健康老年人的受教育程度越高, 颞叶内侧的白质完整性越好。Querbes等(2009)探讨了健康老年人、MCI及AD患者的受教育程度与脑容积之间的关系, 结果显示个体的受教育程度越高, 大脑皮层萎缩程度越小, 表明高认知储备个体的大脑结构不易受到老化影响。此外, 还有些研究者发现认知储备与脑病理之间没有联系。Soldan等(2013)探讨了认知储备与脑脊液Aβ及P-tau水平之间的关系,其中认知储备采用NART、WAIS修订版词汇分测验得分以及教育年限三者的复合分数, 在控制了年龄以及性别等人口学变量后, 研究发现临床前AD患者的认知储备与脑脊液生物标志物之间并不存在联系, 其认为认知储备并不直接影响tau和淀粉样蛋白的病理程度, 而是调节病理对临床表现的影响, 当tau的浓度较高时, 高认知储备能够降低疾病发生的风险。Vemuri等(2011)研究了认知储备如何调节AD病理生物标志物与认知之间的关系, 其将受教育程度和职业成就作为认知储备的指标, 并采用脑脊液T-tau、Aβ1-42以及白质高信号作为AD病理的生物标志物。结果发现,在认知受损的老年人中认知储备与这些生物标志物之间不存在相关, 在对认知能力的影响中两者之间不存在交互作用, 其认为认知储备与大脑生物标志物是认知功能和老年痴呆症的两个独立预测指标。

4.2 认知储备的神经机制

认知储备的神经机制包括神经储备和神经代偿两种机制。神经储备是指随着任务难度增加,健康个体能够有效使用某些认知过程或者脑区网络, 而这些认知过程与脑区不容易受到破坏, 当出现脑病理或脑损伤时, 个体能够提高利用这些认知过程或脑区的效率或能力, 以保证行为表现不受脑病理影响, 神经储备强调神经利用的有效性或者能力的个体差异。Stern等(2012)采用fMRI研究探讨了年轻人与老年人随不同的任务难度其大脑激活模式的差异, 发现两组被试的大脑激活空间存在相同的激活脑区, 该脑区网络的激活是完成任务所必需的, 当任务难度较低时, 年轻组在该脑区网络的激活显著少于老年组, 说明年轻人能够有效利用脑区激活; 当任务难度增大, 年轻组在该脑区网络的激活相应增加, 显著多于老年组, 说明年轻人具有较强的激活脑区的能力,表现出较高的神经储备能力。神经代偿则指当通常使用的脑区网络受到脑病理破坏而不能正常运作时, 个体能够使用其他新的脑区网络以保证外在的行为表现得到保持甚至表现更好, 神经代偿反映了为应对脑病理的致残效应而募集新的脑区网络能力的个体差异, 这个过程所使用到的脑网络通常不在健康个体中使用, 因此是一种应对脑病理的代偿机制(Satz et al., 2011)。Zarahn, Rakitin,Abela, Flynn和Stern (2007)探讨了年轻人、老年人在词汇斯滕伯格任务中大脑的激活模式, 研究发现有两个脑区网络的激活随着任务难度的增加而增多, 其中一个脑区网络与工作记忆相关, 主要包括小脑中线和左脑岛/额下回区域, 该网络在年轻组与老年组均被激活, 而另一个脑区网络主要包括海马旁回区域, 且仅在老年组发现被激活,进一步分析发现老年人对第一个脑区网络的神经利用效率发生增龄性衰减, 为了完成任务而增加另一个脑区网络的激活, 这表明了神经代偿的机制(Steffener, Brickman, Rakitin, Gazes, & Stern,2009)。神经储备机制表明较高的认知储备水平有助于提高脑区激活的利用效率或能力, 以更好地应对脑病理的致残效应; 神经代偿机制则表明较高的认知储备水平有助于提高募集补偿性脑区激活的能力, 以保持较好的行为表现。

不同年龄和不同认知老化群体中, 认知储备的神经机制可能并不相同(Steffener, Reuben, Rakitin,& Stern, 2011)。在健康的年轻群体中, 个体认知储备水平越高, 脑区激活越少或程度越低, 而任务表现越好, 说明其认知储备的潜在神经机制是神经储备。Habeck等(2003)探讨了是否存在某一脑区网络在高、低两个不同的认知储备水平上激活程度也相应不同, 其要求年轻被试在fMRI扫描过程中完成一项非词汇的顺序再认任务, 同时将被试的全国成人阅读能力测试得分作为认知储备变量, 最后通过多因素统计分析识别出一个特定的脑区网络, 认知储备水平越高的被试在该脑区网络上的激活越少, 反映了在年轻成人中认知储备的神经储备机制。Habeck等(2005)针对同一个研究问题使用延迟词汇再认任务再次证明了此结论。Steffener等(2011)通过路径模式法探索健康年轻群体和老年群体中认知储备的神经基础, 要求被试在fMRI扫描过程中完成词汇延迟再认任务, 并将其受教育程度、NART及WAIS-Ⅲ得分作为认知储备的指标, 结果发现年轻被试的认知储备能力越高, 脑区网络的激活越少, 而任务成绩越好, 显示出年轻群体的认知储备的神经储备机制。

在老年群体中, 认知储备的神经机制根据不同的老化进程而有所不同, 在认知储备的调节下,正常老化老年人与异常老化老年人的大脑激活模式相反, 表明其潜在的神经机制不同。Solé-Padullés等(2009)将受教育程度、职业水平、认知活动及发病前IQ四项指标的复合分数作为认知储备的得分, 探讨了认知储备如何影响健康老年人、MCI和AD病患的大脑激活, 结果显示在健康老年人中, 认知储备越高, 任务相关脑区的激活程度越小, 反映了认知储备的神经储备机制;而在MCI和AD患者中, 认知储备越高, 任务相关脑区的激活程度反而越大, 反映了认知储备的代偿机制。在该研究的基础上, Bosch等(2010)同样将受教育程度等4项指标的复合分数作为认知储备的得分, 进一步探讨了在无损伤认知领域内,认知储备如何调节健康老年人、a-MCI和AD患者的任务相关脑区的激活模式以及默认网络DMN脑区的负激活模式, 发现在健康老年人中,认知储备与大脑激活、负激活模式均呈负相关;而在a-MCI、AD患者中, 认知储备与大脑激活、负激活模式则呈正相关。然而, Ewers, Insel, Stern和Weiner (2013)探讨了在健康老年人与临床前期AD患者中认知储备与大脑激活之间的关系, 结果显示健康老年人中, 认知储备水平越高, 大脑激活越多; 而在临床前期AD患者中, 认知储备水平越高, 大脑激活反而越少, 其认为健康老年人的认知储备水平越高, 其利用大脑资源的能力就越好, 因此脑区激活越多; 而AD老年人的大脑代谢受脑病理影响而降低, 脑区激活减少, 高认知储备水平则能够对这一现象进行补偿, 从而其保持认知能力。

5 问题与展望

虽然对认知储备的研究已取得许多成果, 但现有研究还存在很多争议, 未来的研究可以在以下几个方面进行更深入的探讨。

首先, 认知储备的量化需要在考虑其结构效度的情况下更加精细化和标准化。由于认知储备不能被直接测量这一特性, 研究者大多采用指标问卷和潜变量法来测量认知储备, 然而这些测量方法仍然存在一些不足。指标问卷测量是一种间接测量的方法, 目前研究使用的指标变量种类多样, 测量工具也不统一, 这使得认知储备的研究结果难以得到重复验证甚至推广。此外, 认知储备的部分代理指标(如受教育程度、职业成就), 在一定程度上与社会经济地位(SES)相关, 这使得对认知储备的影响效果进行解释的难度增大。而认知储备潜变量模型则存在理论与方法论上的挑战,即潜变量测量模型的建构与模型背后的理论之间是否匹配。构建一个适当的潜变量测量模型需要正确判别各指标与潜变量之间的因果关系, 然而,认知储备的相关研究主要探讨指标(如职业)与认知储备之间的相关关系, 其间的因果关系仍需进一步明确, 且大多数研究者根据认知储备理论构建认知储备的形成性测量模型, 该类模型却并不考虑认知储备的效度问题, 因此还需要考虑结合反映性测量模型进行研究(Jones et al., 2011)。总之, 认知储备的量化需要理论导向以及实践研究相结合,在考虑其结构效度的前提下不断向标准化发展。

其次, 认知储备的病理机制未明, 在认知储备的测量标准化基础上, 进一步探讨其病理机制,是未来研究的重点。在认知老化方面的研究表明认知储备能够保持个体的认知功能水平, 然而在个体病发后, 高水平的认知储备却会加速认知能力的衰退, 甚至加速疾病进程, 致使个体更早面临死亡。在生理方面, 认知储备与大脑病理程度之间的关系尚未明确, 部分研究表明认知储备水平越高, 脑区白质完整性越好, 脑区不容易出现增龄性萎缩, 且脑脊液生物标记物的浓度也趋向正常水平; 而另一部分研究却发现认知储备水平越高, 脑病理程度越严重; 还有一些研究则认为认知储备与脑病理之间不存在相关。在大脑功能方面, 认知储备的神经机制是神经储备和神经代偿, 然而不同群体中认知储备的神经机制也不同,其对应的大脑活动模式存在差异, 尤其是正常老化群体和异常老化群体之间, 尚未明确的是, 认知储备两种神经机制的发生需要各自满足哪些条件或者特定情境。根据认知储备的概念, 认知储备在脑病理与临床表现之间起到缓冲或调适作用,但目前仍不清楚认知储备如何发挥其缓冲作用,如何影响人体, 影响了哪些地方, 发生了哪些能在肉眼与显微镜下观察得到的变化。综上, 认知储备作为认知老化的一个重要概念, 其病理机制的阐明, 有助于防止异常老化, 促进正常老化向成功老化的发展。

另外, 未来研究还可涉足认知储备的干预领域, 探讨提高认知储备水平的策略, 从而延缓老化进程, 降低痴呆风险。根据流行病学研究, 丰富的人生经验能够对认知功能起到保护作用, 从而促进成功老化。有研究表明, 基线时期肺活量在中下水平的个体, 经过一段时间的有氧运动训练, 能够提高肺活量以及认知能力(Angevaren, Aufdemkampe, Verhaar, Aleman, & Vanhees, 2008)。Basak,Boot, Voss和Kramer (2008)让老年人在4～5周里玩15次时长一个半小时的电脑游戏, 并评估其对一系列认知任务的影响, 结果发现老年人参与该游戏能够有效提高认知能力。Klingberg (2010)的研究也有类似的发现, 其结果显示, 集中计算机培训能够提高工作记忆容量, 并且对其他没有培训的任务也有促进效果。然而人生经验如何提高认知储备水平, 如何延缓增龄性脑病理, 如何影响认知能力的变化轨迹, 能否降低神经退行性疾病的患病风险及发病率等问题仍不清楚, 主要原因在于目前的流行病学研究偏重对相关性的描述,而对因果关系的检验则相对较少(Stern, 2012), 因此需要更加严谨的实验设计(如对照研究、追踪研究等)来评估实际干预的效果, 并选择更为优化的策略来提高认知储备水平, 延缓老化进程。最后,现有研究发现, 认知储备中的教育和职业对认知老化有影响, 高水平的教育和职业对认知能力有保护作用。这可能导致两个方面的问题, 一是在教育和职业方面处于不利条件下的个体如何进行干预的问题; 二是这是否会进一步加剧对本来已经白热化的高学历的追求。前者需要我们进一步探究, 特别是从毕生发展的观点了解认知储备的终身建构, 从诸如休闲活动、认知需求等更可控的因素入手对处境不利个体进行认知储备的干预。后者有潜在的风险, 不过教育本身也有正式和非正式之分, 社会的导向应该更强化非正式教育, 特别是职后教育和终身学习的观点, 以避免过分追求高学历。

Angevaren, M., Aufdemkampe, G., Verhaar, H. J., Aleman,A., & Vanhees, L. (2008). Physical activity and enhanced fitness to improve cognitive function in older people without known cognitive impairment.Cochrane Database of Systematic Reviews, 3(3), CD005381.

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