Balance control is more affected in older than younger adults by repeated visual perturbations during walking

为了在行走时保持直立，人体依赖于感官之间持续且无声的对话。大脑将眼睛所见的景象、内耳对运动和方位感的感知，以及肌肉和皮肤关于身体位置的反馈结合在一起。这种感官的融合使我们能够估算重心位置以及双脚应当落在何处，以防止跌倒。随着年龄增长，传感器本身往往会退化；内耳变得不再敏感，身体处理这些信号的能力也会变慢。因此，老年人通常会更加依赖视觉来维持平衡。然而，视觉有时会成为一个“骗子”。当视觉世界运动的方式与身体实际运动相矛盾时，它会产生一种正在倾斜或漂移的错觉，迫使大脑做出快速且往往是不必要的修正，而这反而可能导致人的不稳定。理解老年大脑如何处理这些视觉陷阱，不仅对于理解人类运动至关重要，对于弄清楚为什么跌倒在晚年变得更加频繁也具有重要意义。

阿姆斯特丹自由大学和安特卫普大学的研究人员开展了一项研究，旨在测试当视觉世界被刻意干扰时，老年人和年轻人是如何反应的。他们招募了平均年龄为23岁的健康年轻人和平均年龄为75岁的健康老年人。所有参与者都在安全护具的保护下，在跑步机上以稳定的步速行走。研究人员在他们面前的大屏幕上投射了一个视觉场景，并引入了三种不同类型的视觉干扰。在第一种情景中，背景条纹向右移动，同时要求参与者注视中心的一个固定红点。在第二种情景中，背景保持静止，但红点向右移动，参与者需要用头跟随追踪该点。在第三种情景中，红点再次向右移动，但这一次参与者必须保持头部完全不动，仅通过眼睛追踪该点。这些视觉陷阱在每次行走过程中重复了约14次，以观察参与者是否能学会忽略这些令人困惑的信号。

研究测量了参与者的身体左右摇摆程度（即质心偏移）以及足部着地情况。研究人员原先预期老年人的整体摇摆幅度会更大，且对重复出现的视觉陷规适应得更慢。令人惊讶的是，当观察整个行走过程时，老年人的整体不稳定性并未表现出比年轻人更高的水平。然而，当研究人员仔细观察视觉干扰发生的瞬间时，情况发生了变化。在背景移动而目标保持静止的情况下，年轻人一致向左侧摇摆（即移动背景的反方向），仿佛大脑被误导以为自己正向那边倾斜。然而，老年人并没有表现出这种一致的反应。相反，在几次重复之后，老年人开始向右侧摇摆，即朝着背景移动的方向移动。这表明老年人的大脑可能失去了对固定目标的关注，转而开始追踪移动的背景，或者他们开始使用一种不同的、更快速的策略来修正平衡，这种策略涉及其站立腿而非足部落点。

当参与者需要追踪移动目标时，两组之间的差异变得更加显著。在需要用头追踪移动点的条件下，老年人开始向右摇摆的时间比年轻人更早，且摇摆强度更大。他们的身体向目标方向移动，但在初始运动阶段，这种移动幅度大约是年轻人的8倍，在静止阶段则接近4倍。这表明当头部运动时，老年人难以将自身身体的运动与视觉世界的运动区分开来，从而导致了更强烈且具有潜在危险性的反应。在仅用眼睛追踪目标的条件下，两组人都向目标方向摇摆，但老年人的反应开始得更早。

关于参与者如何随时间改变行为，研究结果或许最为深刻。当视觉陷阱不断重复时，年轻人通常保持一致的反应。然而，老年人展现出了卓越的学习能力。在眼动追踪条件下，随着重复次数的增加，他们的摇摆幅度显著减小，这表明他们成功学会了忽略混乱的视觉信号并依赖其他感官。这种“降低权重”或减少不可靠视觉信息影响的能力在老年时期依然完好无损。然而，当他们必须移动头部时，这种学习并未发生。在那种情况下，两组人都未表现出反应的减少，这可能是因为移动头部也会干扰内耳和颈部传感器，使得大脑难以判断应该信任哪些信号。

研究结论认为，虽然老年人保留了从重复的视觉混乱中学习并调整平衡策略的能力，但他们的初始反应往往比年轻人更大且发生得更早。这表明主要问题并非完全丧失了平衡控制能力，而是在视觉信息与其他感官发生冲突时，难以准确估计自身运动。老年的大脑似乎更难过滤掉视觉噪声，尤其是在头部运动时，这会导致过度的修正，而在视觉环境不断变化的现实世界中，这种修正可能会增加跌倒的风险。