志愿服務對老年人認知功能的改善及神經心理機制

摘" 要" 突破傳統認知干預將老年人作為被幫助對象， 本研究將志愿服務作為一種干預手段， 考察老年人作為提供幫助的主體， 助人過程中涉及的認知活動、身體活動、社會活動反過來對其自身認知功能的影響及作用機制。研究將采用隨機對照實驗、功能磁共振成像和數據建模技術， 從冷熱雙系統的角度系統探討志愿服務干預老年人認知功能的神經心理機制， 并構建預測模型， 探索不同老年人參與志愿服務改善認知功能的適配模式。研究圍繞志愿服務干預老年人認知功能的科學性展開， 在發揮老年人主觀能動性的同時增加干預的可持續性， 為保護老年人認知功能提供一種基于現實設定的干預方式。

關鍵詞" 老年人， 志愿服務， 認知功能， 冷熱認知系統， 腦模塊化

分類號" B844

1" 研究意義

“莫道桑榆晚， 為霞尚滿天”。早在一千多年前， 劉禹錫在其《酬樂天詠老見示》中便道出了老有所為的意愿。讓有意愿、有能力的老年人老有所為， 是緩解人力資源緊縮的潛在途徑， 也是老年群體“助人助己”提升其自身健康的有效方式。《2021年中國活躍志愿者現狀調查報告》顯示， 我國活躍志愿者月均服務22.38億小時， 按照最低時薪18.89元計算， 月均貢獻422.76億元經濟價值。其中“60后”活躍志愿者占比24.21%， “50后”占比18.60% （鄒宇春， 梁茵嵐， 2021）。受限于組織形式和平臺， 目前我國老年人參與志愿服務呈現出“高意愿， 低參與”的現象（謝立黎， 2017）。對于老年人而言， 志愿服務一方面可以為他人和社會提供幫助， 同時反過來參與志愿服務也可以給自己的身心健康帶來積極影響。明確志愿服務作為一種認知干預手段的科學性， 揭示其作用的神經基礎， 將為保護老年人認知功能提供一種基于現實設定的可持續性干預方式， 為創新型養老服務體系建設提供思路。

傳統認知干預方式對老年人認知功能具有一定保護作用（Reijnders et al.， 2013）。然而這類基于實驗室開展的干預存在：老年人主觀能動性不強、需耗費格外的人力資源去組織培訓、獲益受眾面有限、干預無法長期開展等局限性。志愿服務作為一種干預方式， 不是將老年人作為被幫助對象， 而是作為主體向他人提供幫助， 在幫助他人的過程中所經歷的認知活動、社會活動以及身體活動反過來促進其自身的認知功能。這種干預方式可以有效避免上述傳統認知干預的局限性， 在發揮老年人主觀能動性的同時增加干預的可持續性， 增大受益面， 提高認知干預的生態效度。

2" 國內外研究現狀評述

2.1" 參與志愿服務對老年人認知功能的改善

志愿服務是個體自愿、無償地通過相關組織為他人或社會提供的服務活動。參與志愿服務可以有效提升老年人的身心健康（Bell et al.， 2022; Huo et al.， 2021）， 尤其是在改善老年人的認知功能方面具有重要作用（Guiney amp; Machado， 2018）。現有志愿服務理論模型認為， 參與志愿服務增加了老年人日常生活中認知、社會以及身體三方面的活動， 這些活動的增加對其神經和精神健康產生積極作用， 最終影響其認知功能的改善（Guiney amp; Machado， 2018）。來自橫斷研究的證據顯示在控制人口學變量、身體健康和生活方式等相關因素后， 參與志愿服務的老年人相較于無志愿服務活動的老年人具有更好的綜合認知能力（Schwingel et al.， 2009; Shmotkin et al.， 2003）。來自縱向追蹤研究的證據同樣發現老年志愿者認知功能下降的風險顯著低于非志愿者（Tomioka et al.， 2018）， 且發展為認知障礙的可能性更小（Hughes et al.， 2013）。另外， 有研究顯示無論是官方還是非官方志愿服務都能顯著降低老年人認知障礙的患病幾率（Wang， et al.， 2022）。然而目前志愿服務影響老年人認知功能的隨機對照實驗僅兩項：其中一項是針對輕中度認知癥老年人開展為期5個月的幼兒園志愿服務干預， 結果顯示認知癥老年志愿者的壓力水平顯著降低， 認知衰退較之對照組具有減速趨勢， 但由于被試太少（8 vs. 7）統計不顯著（George amp; Singer， 2011）; 另一項針對社區老年人的志愿服務干預顯示經過4個多月的志愿服務干預， 老年志愿者的執行功能和記憶能力顯著提升， 優于非志愿者的改變（Carlson et al.， 2008）。值得強調的是， 為了排除“認知功能好的老年人會更多的選擇從事志愿服務”帶來的混淆， 研究者通過一項縱向研究探討了該選擇效應對干預效果的影響， 結果顯示由選擇效應解釋的部分僅占認知改善總效應的4.9%至29%， 控制選擇效應后志愿服務仍對整體認知功能有著顯著的“凈增長”作用（Kail amp; Carr， 2020）。除了通過縱向追蹤從統計上排除“選擇效應”以外， 部分研究針對輕度認知障礙和輕中度阿爾茨海默癥（Alzheimer’s disease， AD）老人參與志愿服務展開（例如Chen et al.， 2020; George amp; Singer， 2011; Klinedinst amp; Resnick， 2016; Piette et al.， 2023）。研究結果提示這部分老年人也能進行力所能及的志愿服務， 同時志愿服務活動可以有效延緩他們認知衰退的進程。

現有志愿服務理論模型認為， 老年人通過參與志愿服務增加了日常生活中認知、社會以及身體三方面的活動， 這些活動的增加將影響其神經和精神健康， 最終達成對其認知功能的改善（Guiney amp; Machado， 2018）。該模型對所有志愿服務進行了統一的概括， 尚缺乏對志愿服務類型、作用認知系統， 以及神經機制的刻畫。事實上， 不同志愿服務激活了個體不同方面的技能， 在考察志愿服務對老年人認知功能的影響時應納入志愿服務類型這一重要變量。研究發現， 對比工具性志愿服務， 從事具有更多認知活動參與的老年志愿者報告了更高的生活滿意度和更少的抑郁癥狀（Lam et al.， 2023）。同時， 一項針對11種志愿服務類型的研究發現， 管理類志愿服務對女性產生了更積極的影響， 而社區服務或文化組織類志愿者在自尊和控制能力上表現更好（Windsor et al.， 2008）。明確不同志愿服務類型的作用已成為該領域未來主要的研究方向（Anderson et al.， 2014）。盡管大量研究表明志愿服務與認知功能之間存在積極關聯， 但不能假定所有類型的志愿服務對認知都有一致的增效。一方面， 偏認知活動的志愿服務可以通過建立更多的認知資源來延緩老年人認知功能下降（Stern， 2012）; 另一方面， 偏社會活動的志愿服務能夠讓老年人接觸到更多的新異刺激， 從而幫助個體更好地應對與老化相關的認知功能衰退（Salthouse， 2006）。

2.2" 志愿服務作用于老年人認知功能的領域特異性

目前， 探討志愿服務影響老年人認知功能的研究多采用綜合認知功能作為干預的核心指標， 例如簡易智能精神狀態檢查量表（Mini-Mental State Examination， MMSE）和蒙特利爾認知評估量表（Montreal Cognitive Assessment， MoCA）。然而， 不管是生理性老化還是病理性老化對于認知功能特別是高級認知功能的影響是存在領域特異性的， 單純使用綜合認知功能的測量方法將不能對志愿服務改善老年人認知功能進行基于領域的挖掘。一項超萬人的大樣本追蹤研究顯示中老年志愿者的服務時長雖然與綜合認知功能正相關， 但不同認知功能的相關關系會隨服務時長的增加有所不同：志愿服務時長越長， 志愿服務與工作記憶和加工速度的關系逐漸增強， 而與情景記憶的關系逐漸減弱（Proulx et al.， 2018）。同樣， 另一項研究發現老年志愿組和非志愿組MoCA得分沒有差異， 但每月是否參加志愿服務可直接預測工作記憶任務表現， 且通過服務過程中經歷的認知活動作為中介變量可間接預測任務轉換的表現（Guiney et al.， 2021）。已有研究結果表明志愿服務對老年人不同認知領域的影響具有異質性， 提示區分認知類型的必要性。

根據情緒和動機可以將認知功能分為冷認知（cold cognition）和熱認知（hot cognition; Roiser amp; Sahakian， 2013; Zelazo amp; Carlson， 2012）。冷認知指在沒有明顯情緒情感參與情況下的認知活動， 如排除情緒刺激的執行功能、加工速度、記憶等。熱認知是涉及情緒情感以及獎賞參與的認知活動， 如風險決策、社會認知， 以及涉及情緒刺激加工的認知。研究顯示志愿服務既能提升老年人的冷認知功能， 也能對其熱認知功能產生積極影響（Carlson et al.， 2008; Guiney et al.， 2021; Piercy et al.， 2011; Proulx et al.， 2018）：一項老年人參與代際志愿服務的干預研究顯示， 老年人持續半年參與志愿服務后在連線測驗與復雜圖形延遲回憶任務上表現均得到改善（Carlson et al.， 2008）; 另一項研究以熱認知功能為核心指標， 發現遠離家鄉甚至前往海外提供宗教以及人道主義服務的中老年志愿者的文化理解能力、共情能力更強， 更能充分認識自己與他人， 理解人類苦難與全球問題。更為重要的是， 志愿服務活動向他們提供重新審視自己的動機、發掘生活意義與自身價值的機會， 最終獲得精神成長（Piercy et al.， 2011）。

2.3" 志愿服務影響老年人認知功能的腦神經基礎

現有志愿服務作用于老年人認知功能的腦機制的研究非常有限， 僅有的兩項研究均來自于同一志愿服務項目——Experience Corp， 該項目是由美國退休人員協會發起的老年人幫助兒童閱讀的代際志愿服務。老年志愿者進入公立小學與老師協作， 幫助兒童提高閱讀能力和增強課堂表現， 在學期內老年志愿者每周需要進行5～15小時的志愿服務。在項目開展半年期時， 研究者考察了志愿服務對老年人腦功能的影響， 發現志愿服務組老年人在完成箭頭Flanker任務時比對照組老年人有更多的左側前額葉以及前扣帶回激活， 且該神經活動增強與其行為成績的提高顯著相關， 提示志愿服務對老年志愿者執行功能的改善（Carlson et al.， 2009）。隨后研究通過對基線、1年期、2年期三個時間節點的比較， 發現參與志愿服務的老年人相較于對照組在皮層體積和海馬體積上有顯著增加， 且該效應受到性別的調節， 表現為志愿服務對男性志愿者的保護作用更為突出， 皮層體積的改變與志愿者聽覺延遲記憶任務成績的提高顯著相關（Carlson et al.， 2015）。上述兩項神經影像研究對志愿服務改善老年人認知功能的神經機制進行了初步探索， 然而結果的穩健性、不同志愿服務類型的適用性， 以及認知領域的特異性等問題有待進一步揭示。

在腦結構和功能指標的選擇上， 除了傳統的體積和任務態腦激活以外， 大腦模塊化（brain modularity）是與認知功能及其可塑性緊密相關的變量之一。模塊是由節點組成的群體， 可以基于功能連接（functional connectivity）或結構連接（structural connectivity）， 通過使用各種社區檢測算法或應用先前確定的子網絡， 以數據驅動的方式來確定（Sporns amp; Betzel， 2016）。大量研究顯示， 不管是腦結構還是功能的模塊化都受到年老化影響， 老年人的大腦模塊化程度下降（例如Chan et al.， 2014; Gallen et al.， 2016）。同時， 研究顯示大腦網絡模塊化可以作為認知干預相關的生物標記， 具有干預可塑性， 且該發現存在于跨人群（臨床患者vs.正常人群）和跨干預方式（身體活動vs.認知干預）的研究中（例如Baniqued et al.， 2019; Iordan et al.， 2021）。更為重要的是， 研究表明在干預研究中個體基線的模塊化水平對其認知干預的效果具有預測作用（例如Baniqued et al.， 2019; Gallen amp; D'Esposito， 2019）。一項針對老年人的推理干預研究顯示， 干預組老年人基線模塊化水平越高其策略學習能力的提高量越大， 但該相關關系在控制組中不顯著， 揭示該預測具有干預相關性（Gallen et al.， 2016）。目前， 除了傳統的腦體積和任務態腦激活以外， 兼具干預可塑性及干預效果可預測性的腦模塊化的探索尚且真空。

3" 問題提出

已有研究主要從生理和社會功能方面考察志愿服務給老年人帶來的影響。研究結果顯示參與志愿服務可以有效減少老年人的死亡率、降低炎癥指標C-反應蛋白濃度、緩解晝夜皮質醇失調程度（Bell et al.， 2022; Huo et al.， 2021; Musick et al.， 1999）。同時， 在社會功能層面志愿服務可以提升老年人的幸福感、增加社會參與程度、建立更有效的社會支持網絡（Morrow-Howell， 2010; Pilkington et al.， 2012）。然而， 與生理和社會功能相比， 志愿服務影響老年人認知功能的研究相對較少， 作用機制尚不明確。目前針對志愿服務干預老年人認知功能的研究還存在以下幾方面的問題：

第一， 已有研究顯示志愿服務對于老年人的認知功能具有保護作用， 然而不同類型志愿服務的作用機制尚不明確， 限制了結論的推廣。本研究將結合現有志愿服務影響認知功能的理論模型， 對不同志愿服務涉及的認知、社會、身體活動進行加權計算， 揭示參與不同志愿服務與老年人認知功能改變的關系， 考察該關系受老年志愿者自身神經心理特征的調制作用。

第二， 大部分研究以橫向和縱向問卷調查展開， 隨機對照實驗僅兩項， 因果關系的探討尚不穩健。且已有研究提示志愿服務改善老年人認知功能的效果具有領域特異性， 獨立于志愿服務類型探討改善認知領域效果的特異性是不成立的。本研究將采用隨機對照實驗設計， 從冷熱系統出發考察不同志愿服務類型對不同認知功能的影響。

第三， 志愿服務影響老年人認知功能的神經機制尚不明確。已有腦影像研究提示志愿服務可以有效增加老年人的皮層體積和執行功能相關腦激活， 但存在志愿服務類型單一（均來自同一項跨代際志愿服務）、納入認知領域不系統， 腦指標跨任務局限性等問題。本研究擬在已有研究的基礎上， 從冷熱系統出發揭示不同志愿服務類型對于老年人不同認知系統的影響及作用腦神經基礎。基于大腦模塊化干預可塑性和干預效果可預測性這兩個特點， 研究將在傳統腦結構和功能指標基礎上圍繞該指標開展干預效果和干預效果預測的計算。

最后， 目前缺乏干預效果個體差異的探討和預測模型的構建， 干預的針對性較弱。干預研究均存在個體異質性的問題， 忽視個體差異這一重要變量來衡量干預效果會存在一定的偏差。本研究將采用潛變化模型考察不同志愿服務干預老年人認知功能的個體差異; 其次， 將包括意愿（動機）在內的心理因素、冷熱認知能力、人格特質、腦模塊化等特征納入機器學習模型， 依托分類和回歸算法， 為老年人選擇志愿服務類型并預測增效。

4" 研究構想

本研究將圍繞志愿服務干預老年人認知功能的科學性開展系列研究， 突破傳統認知干預將老年人作為被幫助對象的視角， 將志愿服務作為一種干預手段， 揭示老年人作為提供幫助的主體對其自身認知功能改善的神經機制。研究將從相關和因果兩方面探討志愿服務與老年人認知功能的關系， 建立冷熱雙系統神經心理模型， 在此基礎上探討干預效果的個體差異， 建立預測模型， 以期實現干預效果的最大化。研究總體框架見圖1。

4.1" 老年志愿者志愿服務與其認知功能的關系

研究1將從冷熱雙系統出發探究偏認知活動的志愿服務和偏社會活動的志愿服務與其冷熱認知功能的相關關系。研究將采用線上線下混合數據采集方式對注冊老年志愿者進行成套神經心理測試。首先， 根據志愿者對各種志愿服務在認知"活動、身體活動、社會活動三個維度上的主客觀評分進行加權計算， 同時考慮偏向性和絕對值，形成包含偏向性的志愿服務“卷入值”， 為后續干預研究志愿服務類型的選擇提供依據。其次， 采用多層線性模型考察老年志愿服務卷入值與冷熱認知功能的關系并探究志愿服務卷入度與志愿服務參與程度的跨層交互作用。最后， 在前面分析的基礎上， 采用多層中介模型探究志愿者自身神經心理特征（如人格特質、社會化、情緒情感、睡眠等）在志愿服務與認知功能之間可能存在的調制作用。

4.2" 志愿服務改善老年人認知功能的神經心理機制

招募社區老年人隨機分配到偏認知的志愿服務、偏社會的志愿服務、積極對照、消極對照4個組別。其中不同志愿服務依據研究1志愿服務卷入值進行選擇， 積極對照組進行身心健康知識授課， 消極對照組為無接觸對照組。按照前測、中測、后測、半年后追蹤， 為期1年4個時間點進行采樣。其一， 考察不同志愿服務類型對老年人冷熱認知功能的影響; 其二， 通過4個采樣時間點的比較考察干預的時變性; 其三， 構建競爭模型， 探索志愿服務干預老年人認知功能的最優擬合模型， 明確冷熱認知功能改變的關系。

在前測和后測兩個時間點采集4組老年人多模態神經影像數據， 包括結構態、靜息態、任務態。在傳統的腦體積和任務激活分析的基礎上， 我們將重點圍繞大腦模塊化這一全局性指標展開分析， 揭示志愿服務干預老年人認知功能的神經基礎。已有研究提示該指標具有認知干預可塑性， 表現為干預后模塊化程度的提高。更為重要的是， 基線模塊程度可以預測干預的效果。本研究將探索志愿服務對老年人大腦模塊化的影響， 以及該影響是否會受到不同志愿服務類型的調制， 同時考察其作為干預效果預測模型備選特征的可行性。

4.3" 志愿服務干預效果的個體差異及預測模型

因為志愿服務是一種基于現實設定的干預方式， 個體差異會較之其他實驗室環境下的認知干預更為突出。由此， 在組水平的基礎上我們將進一步考察干預效果的個體差異。我們采用潛變化模型對志愿服務干預效果進行建模。模型結果將完善我們對該干預方案有效性的理解， 同時析出的顯著觀測變量將為個性化干預模型的建構提供特征參考。

在探討干預效果個體差異的基礎上， 進一步采用機器學習的方式構建分類模型用以判斷老年個體更適合于哪種志愿服務類型; 在此基礎上構建回歸模型， 用以預測老年個體通過適配方案的干預可以達到的認知增效。根據老年人不同志愿服務的干預效果構建分類模型， 用以判斷老年個體適合于哪種志愿服務干預。首先， 通過不同志愿服務的干預效果判斷老年人是否適合該類志愿服務（有效vs.無效）; 然后， 將老年人干預前基線時的各類信息作為分類特征構建分類模型; 最后， 通過交叉驗證以評價模型的分類準確性。在選定適合的干預類型后， 構建回歸模型預測該干預方案對老年個體各類認知神經功能的增效。首先， 對不同志愿服務干預后的老年人干預后與干預前認知等各維度得分的差值來計算增效; 然后， 將老年人干預前基線時的各類信息作為分類特征構建回歸模型; 最后， 通過交叉驗證以評價模型的增效預測準確性。

5" 理論建構與創新

認知干預一直是老化領域的研究重點和熱點， 是推動積極老齡化的有效途徑之一。本研究圍繞“志愿服務干預老年人認知功能的科學性”展開， 從冷熱雙系統的視角探討老年志愿服務與認知功能改善之間的因果關系及腦機制。研究分別以偏認知的志愿服務和偏社會的志愿服務作為干預手段， 嘗試通過志愿服務干預的方式來改善隨老化而不斷衰退的認知功能， 構建志愿服務改善老年人認知功能的雙系統神經心理模型， 揭示志愿服務類型影響認知的領域特異性。

（1） 角色轉換突破傳統干預研究視角

志愿服務作為一種干預方式， 不是將老年人作為被幫助對象， 而是作為主體向他人提供幫助。這種干預方式可以有效避免傳統認知干預的局限性， 在發揮老年人主觀能動性的同時增加干預的可持續性， 增大受惠老年人群， 提高認知干預的生態效度。

（2） 構建雙系統神經心理模型解釋作用機制

本項目從冷熱雙系統出發， 分別以偏認知的志愿服務和偏社會的志愿服務作為干預手段， 考察社區老年人冷熱認知功能的改變及腦神經基礎， 構建志愿服務改善老年人認知功能的雙系統神經心理模型（圖2）， 揭示志愿服務類型影響認知的領域特異性。

（3） 實現個性化干預

項目將在傳統組水平的基礎上， 采用潛變化模型探討干預效果的個體差異。據此進行特征篩選， 通過機器學習的分類算法為老年人選擇合適的志愿服務類型， 在此基礎上采用機器學習回歸算法預測適配方案的認知增效， 實現個性化干預。

參考文獻

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The neuropsychological mechanism underlying the effect of

volunteering on older adults’ cognitive function

YU Jing， NIU Cheng-Cheng， XU Hong-Zhou， JIANG Hai-Xin，

LIN Guo-Jun， WU Ke， XU Zi-Han

（Faculty of Psychology， Southwest University; Key Laboratory of Cognition and Personality

（Ministry of Education）， Southwest University， Chongqing 400715， China）

Abstract： This research is a breakthrough from the traditional cognitive intervention in which older adults are the targets of help， and uses volunteering as the intervention approach and older adults as the subjects of help to explore the effects and mechanisms of cognitive， physical， and social activities involved in the process of helping older adults， which in turn affects their own cognitive function. To achieve these goals， the study will use randomized controlled trials， functional magnetic resonance imaging， and data modeling techniques to examine the neuropsychological mechanisms of volunteering on cognitive function in older adults， from the perspective of the hot-cold dual system. In addition， the study aims to develop a predictive model to explore the fitness of different older adults who participate in volunteering to improve their cognitive function. By focusing on the scientific aspects of volunteering for cognitive function in older adults， this research aims to increase the sustainability of the interventions， while utilizing the subjective initiative of older adults to provide a reality-based intervention for the protection of cognitive function in later life.

Keywords： older adults， volunteering， cognitive intervention， hot-cold dual system， brain modularity