目的:认知训练和有氧锻炼是目前公认有效的两种认知老化干预方法。本研究旨在比较认知训练和有氧锻炼对社区健康老人认知功能的干预效果,探索二者对认知老化干预效应的异同以及脑区结构对认知训练和有氧锻炼干预效果的预测作用。方法:1.采用前瞻性、随机、盲法评估及平行对照设计(注册号:Chi CTR-TRC-13004788),对上海市静安区江宁街道社区的健康老人,以居民里委为单位进行志愿者招募。入组标准:65岁≤年龄≤75岁;生活自理;受教育年限≥1年;中文版简易智能状态检查(CMMSE)总分:小学组≥19分,中学及以上组≥24分。2.对符合入组标准的社区健康老人按照区组随机化分为认知训练组、有氧锻炼组和对照组,对两个干预组分别实施对应的干预内容。基线和干预结束后一年随访进行认知功能、健康状况和心肺功能等评估,并进行头颅磁共振扫,干预结束后即刻、半年完成认知功能和健康状况评估。3.认知训练和有氧锻炼同期进行,为期12周,每周2次,共24次。认知训练采用面对面小组形式,每组15-18人,每次60分钟,训练内容包括记忆(基于策略)训练、推理训练、视觉空间训练、益智活动及手指操。有氧锻炼采用跑步机快走,锻炼时佩戴Mio Alpha腕式心率表实时监测心率变化,使之保持在目标心率范围之内;1-8周目标心率为最大心率储备的50-60%,锻炼时间从10分钟/次逐步递增至45分钟/次,每周增加5分钟/次,9-12周的目标心率为最大心率储备的60-75%,锻炼时间为45分钟/次。4.评估工具包括:认知评估工具包括可重复的成套神经心理状态测量(RBANS)A套和B套测试、Stroop字色干扰测验(CWST)、视觉匹配和推理测验和彩色数字连线测验(CTT);健康状况评估工具包括疾病指数、情绪状态、记忆力下降主诉(SMC)、日常生活能力量表(ADL)、健康行为方式(HB)、健康状况调查问卷(SF-36)、个性指数问卷(PI)、自我效能量表(SES)、生活满意度指数A(LSIA)、老年人身体活动量表(PASE)等;心肺功能评估采用1600米(1英里)快走测试及动态氧代谢动力学检测。5.采用西门子MAGNETOM Verio 3.0T磁共振成像扫仪对受试者进行头颅磁共振(MRI)扫。扫线圈为12通道标准正交头线圈。扫总时间为48分18秒,包括3D-T1结构像、静息态功能磁共振、睁-闭眼任务态功能磁共振、弥散张量成像(DTI)和2DT2容积液体衰减翻转恢复(FLAIR)扫。6.原始数据应用Epidata 3.1建立数据库并进行双人双录入核对,采用IBM SPSS Statistics17.0进行数据校对和统计分析。采用SPM8、VBM8、Freesurfer、FSL、PANDA等软件完成磁共振图像预处理与分析。统计方法采用t检验、卡方检验、非参数检验、方差或协方差分析、重复测量方差分析、相关分析、多元逐步线性回归分析和ROC分析等。结果:1.自2013年11月14日至2014年9月16日,共筛查社区老人539人,入组被试202人,其中认知训练组67人,有氧锻炼组68人,对照组67人。完成基线、干预结束后即刻、半年、一年随访的总人数分别为180、158、154、150人,总脱落率为25.7%,三组差异无统计学意义(P>0.05)。根据意向性治疗原则共175人纳入数据分析,基线、干预结束后即刻、半年、一年随访的完成人数分别为163、157、154、150人。2.认知训练组和有氧锻炼组的平均出席率分别为71.8±31.3%、60.2±39.6%,认知训练组出席率高于有氧锻炼组,但差异无统计学意义(P>0.05)。3.基线除RBANS语言因子分(F[2,160]=4.102,P=0.018)、CWST卡B正确数(Welch’s F[2,95.63]=3.179,P=0.046)、卡B错误数(χ2[2]=8.586,P=0.014)、CWST卡D重复个数(χ2[2]=9.785,P=0.008)三组比较差异具有统计学意义以外,其他认知功能和健康状况指标三组间差异均无统计学意义(P>0.05)。4.以三组基线认知功能作为协变量,各研究时点认知功能的重复测量方差分析显示:RBANS即刻记忆因子分、视觉匹配与推理测验有显著的时间主效应(P<0.001)、干预主效应(分别为P=0.003和P=0.008)和时间×干预交互作用(P=0.038)。干预净效应比较显示认知训练对RBANS延迟记忆(校正NES=0.549)和视觉匹配与推理(校正NES=0.520)的干预结束后即刻效应最明显,有氧锻炼对字义干扰时间的干预效应最显著且持久(校正NES=-0.546~-0.361)。5.干预效果的一般影响因素分析显示性别、年龄、教育程度、干预程度与总体认知功能、记忆、推理、执行功能、处理速度与注意转换能力等认知领域的训练效果显著相关。6.认知训练组基线海马体积不对称指数越小,干预后总体认知功能、视觉空间结构能力和语言功能获益越大;单侧或双侧海马体积指数越大,干预后执行功能(优势反应抑制)和处理速度改善越明显,左侧或双侧海马体积指数越小则任务转换改善越明显。有氧锻炼组基线右侧海马体积指数越小,干预后视觉空间结构能力改善越明显;单侧或双侧海马体积越大,干预后处理速度和任务转换获益越大。7.认知训练组即刻记忆、推理能力和注意功能干预结束后一年获益的预测指标分别为左侧下额枕束轴向弥散度(AD)、左侧丘脑辐射后部(包括视放射)AD和右侧内囊后肢部分各向异性(FA)(AUC=0.703~0.734)。有氧锻炼组优势反应抑制干预结束后一年获益的预测指标包括左侧放射冠前部AD及MD、右侧放射冠上部FA及RD等(AUC=0.758~0.769)。TBSS分析显示干预结束后一年认知训练组优势反应抑制能力获益者与未获益者基线AD的差异白质脑区包括左侧丘脑辐射后部(包括视放射)、左侧放射冠后部和左侧上纵束(FWE校正P<0.05),有氧锻炼组获益与未获益者基线FA的差异白质脑区主要包括双侧放射冠上部和胼胝体体部(FWE校正P<0.05)。结论:1.认知训练和有氧锻炼均能有效改善健康老年人的认知功能,依从性好,可操作性强。2.认知训练和有氧锻炼对不同认知领域的干预效应各有侧重;认知训练对延迟记忆和推理的干预效应最为明显,有氧锻炼对优势反应抑制的干预效应最为显著且能长期维持。3.认知训练对优势反应抑制、注意和处理速度这些未经过训练的认知领域有较好的远迁移效应,而且对注意有较好的长期迁移效应。4.性别、年龄、教育程度、干预程度与干预效果相关。5.海马体积指数及多个白质纤维束(丘脑辐射后部、放射冠、上纵束及胼胝体)DTI指标可能对认知训练组和有氧锻炼组的干预效果有不同的预测作用。