老年人认知功能轨迹及其决定因素：英国老龄化纵向研究8年随访结果 - 认知障碍

摘要

背景

维持认知功能是健康老龄化的关键方面。在本研究中，我们考察了英格兰一大型全国代表性老年样本中认知衰退的年龄轨迹。我们探索了影响这种衰退的因素，以及这些因素是否因性别而异。

方法

我们使用潜在增长曲线模型来探索在英格兰老龄化纵向研究中10,626名参与者在8年期间的记忆、执行功能、处理速度和整体认知功能的年龄特异性变化及影响因素。我们使用以下暴露因素运行性别特异性模型：年龄、教育、财富、童年社会经济地位、心血管疾病、糖尿病、身体功能、身体质量指数、身体活动、酒精、吸烟、抑郁和痴呆。

结果

调整后，女性在记忆(0.011, 标准误 0.006)、执行功能(0.012, 标准误 0.006)和整体认知功能(0.016, 标准误 0.004)方面比男性衰退显著更少。年龄增长和痴呆症预测了所有认知功能领域更快的衰退率。抑郁和酒精消费仅预测了男性某些认知功能领域的衰退。身体功能不佳、缺乏身体活动和吸烟与男性和女性特定认知领域的更快衰退率相关。例如，与身体活跃的研究对象相比，久坐者在记忆(女性 -0.018, 标准误 0.009)和整体认知功能(男性 -0.015, 标准误 0.007 和女性 -0.016, 标准误 0.007)方面经历更大的衰退。

结论

本研究确定的认知衰退的潜在决定因素，特别是可改变的风险因素，应在随机对照试验的背景下进行测试。

引言

认知功能衰退是老年人的主要关注点。较低的认知功能和认知衰退也与死亡风险增加、残疾和生活质量下降相关。虽然普遍认为认知功能随着年龄增长而普遍下降，但有迹象表明不同认知领域以不同速率衰退。例如，晶体智力（表现为语言能力、一般知识和数字技能）更可能随年龄增长而保持不变。然而，记忆、执行功能和处理速度等其他认知能力（统称为流体智力）平均显示出更大的衰退程度，这种衰退可能早在中年就开始。

了解与年龄相关的认知衰退以及可能缓解这种衰退的因素，对于早期干预至关重要。越来越多的证据开始浮现，涉及老年人认知衰退的预测因素。最常研究的包括社会人口学、健康、抑郁和健康行为因素。抑郁一直与更快的认知衰退相关。以各种方式评估的健康状况不佳与认知衰退相关。在与健康相关的行为中，身体不活动和当前或曾经吸烟状态与更陡峭的认知衰退相关。

关于社会人口学因素（如性别、社会经济地位、教育）与认知功能衰退关系的研究产生了混合证据。关于性别差异在认知能力变化率方面的实证证据并不一致，有些报告没有差异，而其他报告则显示特定认知领域的男性比女性衰退更陡峭。最近关于教育与认知衰退的研究一致发现，教育有助于认知功能的初始水平，但不影响与年龄相关的认知衰退。关于童年和/或当前社会经济地位在认知衰退中作用的研究结果也不一致，有些报告社会经济地位较低的人群衰退更快，而其他报告则没有关联。

能够收集广泛因素并表征老年人随时间认知功能变化的纵向研究最适合提供有关与年龄相关的衰退以及导致这种衰退的因素的见解，这些因素目前仍然是争论的主题。近年来，多个国家启动了旨在与美国健康与退休研究(HRS)相比较的老龄化前瞻性研究，包括本研究中描述的英国老龄化纵向研究(ELSA)。所有这些大型全国代表性研究都包含了评估大脑在多个领域的功能的认知能力测量，如记忆、执行功能和处理速度。这些研究也旨在涵盖老龄化的社会、经济、行为和健康方面，因此非常适合探索认知衰退的潜在预测因素。然而，迄今为止，上述国家老龄化研究中没有一项探索了认知衰退的广泛预测因素。ELSA是首个启动以与HRS相比的研究，因此在这些老龄化研究中提供了最长的随访。

因此，本研究的目的是考察英格兰一大型全国代表性老年人样本中认知功能的年龄轨迹及其影响因素。认知功能轨迹使用三个重要领域（记忆、执行功能和处理速度）进行评估，这些领域表征了8年期间的流体智力。认知衰退的潜在预测因素分别针对男性和女性进行了探索，并从文献中精心选择，涵盖几个广泛类别：人口统计学（年龄）、社会经济地位（教育、财富和童年社会经济地位）、健康（心血管疾病(CVD)和糖尿病）、身体功能（日常生活活动(ADL)限制和行走困难）、健康行为（身体质量指数(BMI)、身体活动、酒精和吸烟）、抑郁和痴呆。

方法

数据来源

数据来自ELSA，已在其他地方详细描述。简而言之，ELSA对11,391名50岁及以上居住在英格兰私人家庭中并先前参与了健康调查（第0波，1998年、1999年或2001年）的人进行了每2年一次的访谈。我们使用了直到第5波（2010-2011年）的数据。ELSA根据赫尔辛基宣言进行，并获得了多中心研究和伦理委员会的伦理批准和实验方案。参与者同意参加研究。

测量

在每次波次中，使用涵盖三个主要认知领域（记忆、处理速度和执行功能）的标准测试电池评估认知功能。记忆是通过单词列表学习测试来测量的，研究参与者被口头呈现10个单词的列表，然后被要求尽可能多地回忆单词，首先在读完列表后立即回忆，然后在大约5分钟后再次回忆，此时他们完成了其他调查问题。单词列表包含四个不同版本，因此可以在数据收集的不同波次中管理不同的列表。我们通过将即时和延迟回忆测试的分数相加（即时回忆最高10分，延迟回忆最高10分；相关系数0.70）计算总体记忆分数（范围从0到20）。执行功能是通过测试参与者在1分钟内能命名多少不同的动物（语义言语流畅性）来测量的。样本中的总体分数范围从0到60。处理速度是通过字母取消测试来测量的。参与者被交给一个夹板，上面附有一行随机排列的字母，被要求在1分钟内尽可能多地划掉目标字母（P和W）。正确识别的字母总数（分数0到64）提供了处理速度的测量。

所有分数呈正态分布；没有证据表明存在地板效应和天花板效应。

年龄、性别、财富、教育和童年社会经济地位在基线（2002-2003年）测量。总财富被定义为金融财富、实物财富（如业务和土地）和住房财富的总和，减去债务，从中我们计算三分位数（高、中、低）。教育被分类为高（大学及以上）、中（高级水平）和低（普通水平或更低）。从14岁时父亲的职业得出三个级别的童年社会经济地位（高（管理、专业和行政职业或企业主）、中（贸易相关和服务相关职业）和低（手工和临时职业及其他职业））。

在每次波次中，使用自我报告的医生诊断评估心血管疾病、糖尿病和痴呆症。如果参与者报告在六项活动（如穿衣、在房间里行走、洗澡或淋浴、进食、上下床和使用厕所）中的任何一项上有困难，则将其归类为有日常生活活动能力限制。通过询问受访者是否在步行100码（91.44米）方面有困难来评估不良移动能力。抑郁使用8项版中心流行病学研究-抑郁量表测量，以四个或更多抑郁症状为临界值。自我报告的健康行为包括吸烟状态（不吸烟者和当前吸烟者）、过去一年的酒精消费频率（低于每天和每天）以及闲暇时间的身体活动，记录为参与剧烈、中等和轻度活动（活跃和久坐）。BMI是从第0、2或4波次中护士测量的身高和体重得出的。步行速度是通过两次正常步速行走（每次8英尺）在60岁及以上的参与者中评估的。

统计分析

分析样本包括已回答认知功能测试的参与者，由第1波（93%的11,391名研究参与者）中的10,626名（5777名女性）、第2波（8780名的95%）中的8348名、第3波（7535名的92%）中的6951名、第4波（6623名的86%）中的5685名和第5波（6242名的88%）中的5512名组成。为了检查认知功能随时间的变化轨迹，我们在Mplus 7.0中使用线性潜在增长曲线(LGC)方法，使用全信息最大似然(FIML)算法处理不平衡数据。FIML的优点是可以在不删除或插补数据的情况下基于所有可用数据计算参数估计，假设数据随机缺失。然而，由于死亡或退出而导致的损耗可能会违反这一假设。因此，我们进一步探索了模型参数估计对缺失值的敏感性，使用插补数据，并发现模型参数的符号和显著性在多个数据集之间相同；因此，我们判断缺失数据的发生可以忽略不计。

为了便于比较，我们将认知功能分数标准化，使均值等于0，标准差等于1。我们为每个认知功能领域拟合了一个模型。人口统计学特征被建模为时间不变因素。对于心血管疾病、糖尿病、日常生活活动能力限制、行走困难、抑郁、吸烟、酒精和身体活动，我们使用所有五个波次的信息来指示受访者是否曾经报告过该状况（否和是）。对于身体质量指数，我们计算了第0、2或4波次中报告的平均值。步态速度计算为研究期间报告的平均值。

风险因素在每个认知功能领域的模型中同时输入。在有风险因素的模型中，我们发现女性在记忆、执行和整体认知功能方面的变化率显著慢于男性。此外，我们测试了性别/协变量交互作用，并发现截距和斜率方面存在一些性别差异的证据。风险因素的结果按性别报告。

在我们的样本中，第一次和第二次测试之间几乎没有练习效应的证据，第二次和后续测试之间则没有练习效应的证据。因此，重测未包含在统计模型中。

使用潜在构念估计整体认知功能的变化；因此，在每次测量时，记忆、执行功能和处理速度被建模为整体认知功能的指标。因此，我们通过评估相同的构念（例如，整体认知功能）是否在每次测量时以相同的度量进行评估来评估因子不变性，使用一系列测试（构型不变性、度量不变性、强不变性和严格不变性）并比较模型拟合。结果表明，强因子不变性在测量场合中成立；因此，相同的潜在构念被纵向识别。

我们展示了预测认知功能分数的年龄-向量图，以直观地显示样本在基线时每个分数的水平、整个样本年龄范围内的变化方向和数量。这些图表显示了基线时样本的年龄趋势和认知功能随时间的个体内变化；它们是使用STATA 14拟合的。

最后，我们进行了几次敏感性分析，以进一步评估60岁及以上人群中认知衰退是否有不同的预测因素；我们还评估了样本损耗的影响。

结果

表1显示了认知衰退预测因素和基线时每个认知功能的测量水平的汇总统计，按性别划分。大约三分之一的男性和四分之一的女性在研究随访期间报告曾被诊断为心血管疾病，十分之一多一点的人报告患有糖尿病。平均而言，我们样本中的受访者超重，平均BMI为28 kg/m²。超过40%的男性和27%的女性报告每天饮酒，而女性的身体不活动率高于男性。超过三分之一的女性和24%的男性报告曾经抑郁。约3%的受访者被诊断为痴呆症。在基线时，受访者平均回忆了9.2个单词（标准差 3.5）（女性9.7，标准差 3.6），命名了19.8个动物（标准差 6.4）（女性18.9，标准差 6.1）并正确识别了17.7个目标字母（标准差 5.7）（女性19.3，标准差 6.1）。

认知功能的年龄轨迹

表2显示了LGC的估计参数，以年龄（中心化到平均值65岁）表示每个认知领域和整体认知功能分数。拟合指数表明所提出的模型很好地拟合数据。截距值指65岁基线时男性的每个认知功能领域的平均标准化分数，斜率值指研究的每个额外波次（2年间隔）的平均标准差变化。例如，65岁男性的记忆平均标准化基线分数为-0.025（标准误 0.012），这以每个研究额外波次平均-0.037（标准误 0.004）的速率下降。每个认知功能领域的初始水平对年龄较大的人较低；年龄每增加一岁，记忆分数减少0.038，执行功能分数减少0.030，处理速度分数减少0.028，整体认知分数减少0.037。女性在基线时的记忆（0.158，标准误 0.016）、处理速度（0.288，标准误 0.017）和整体认知功能水平（0.099，标准误 0.004）高于男性，但执行功能较低（-0.120，标准误 0.017）。表2还显示了基线年龄对每个认知功能分数变化率的影响。基线时年龄较大的人在记忆（-0.004，p<0.001）、执行功能（-0.005，p<0.001）、处理速度（-0.003，p<0.001）和整体认知功能分数（-0.005，p<0.001）方面有更负的斜率，即每项研究的额外波次（2年）有更陡峭的下降。在记忆、执行功能和处理速度的变化率方面没有性别差异，而整体认知功能分数的正系数表明女性与男性相比下降较慢（0.013，标准误 0.002，p<0.010）。

图1和图2所示的年龄-向量图提供了表2中所示的LGC模型的总结。每个箭头代表基线和每2年队列的预测认知功能分数。水平轴表示受访者从2002-2003年到2010-2011年的调查期间开始和结束时的年龄。垂直轴表示受访者的预测分数。这些图显示，对于年龄较大的成年人，8年期间每个认知功能领域的衰退更为陡峭。

认知功能衰退的预测因素

表3报告了协变量与男性每个认知功能领域的基线水平（截距）和随时间变化（斜率）的关联。年龄增长、中等和低财富、低童年社会经济地位、教育程度、日常生活活动能力限制、身体不活动和痴呆症与记忆、执行功能、处理速度（童年低社会经济地位除外）和整体认知功能分数的较低基线水平相关。此外，心血管疾病与较低的基线记忆相关，糖尿病与较低的处理速度相关。较高的BMI与稍高的基线执行功能水平（0.011，标准误 0.003）和整体认知功能（0.006，标准误 0.002）相关。每天酒精消费频率与较高的基线记忆（0.081，标准误 0.022）、执行功能（0.101，标准误 0.026）、处理速度（0.069，标准误 0.024）和整体认知功能（0.094，标准误 0.019）相关；吸烟状态与较低的基线执行功能（-0.065，标准误 0.033）和处理速度（-0.072，标准误 0.31）相关。抑郁与较低的基线执行功能（-0.076，标准误 0.030）和整体认知功能（-0.054，标准误 0.023）相关。

认知衰退的预测因素根据每个领域而不同（表3）。年龄增长与所有认知功能领域的更快衰退相关。与最高组相比，童年社会经济地位处于中等组的人在处理速度方面的衰退显著更快（-0.020，标准误 0.010）。低教育程度与整体认知功能的较慢衰退相关（0.020，标准误 0.009）。身体不活动与整体认知功能的更快衰退相关（-0.015，标准误 0.007），酒精消费与处理速度的更快衰退相关（-0.017，标准误 0.008）。被诊断为痴呆症与记忆（-0.413，标准误 0.064）、执行功能（-0.198，标准误 0.073）、处理速度（-0.307，标准误 0.069）和整体认知功能（-0.358，标准误 0.055）的纵向衰退率显著更快相关。报告抑郁的人在执行功能（-0.022，标准误 0.011）和整体认知功能（-0.020，标准误 0.007）方面的衰退率更快。

表4报告了女性的结果。童年中等社会经济地位与较低的基线记忆、执行功能和整体认知功能相关。童年低社会经济地位与较低的处理速度相关。心血管疾病、糖尿病和吸烟与任何认知功能截距无关。不良移动能力与较低的基线处理速度（-0.086，标准误 0.031）显著相关。抑郁与较低的基线记忆（-0.049，标准误 0.022）、处理速度（-0.070，标准误 0.025）和整体认知功能（-0.0746，标准误 0.01）相关，但与执行功能无关。

不良移动能力与记忆的更快衰退显著相关（-0.020，标准误 0.010）。身体不活动与记忆（-0.018，标准误 0.009）和整体认知功能（-0.016，标准误 0.007）的更快衰退相关。当前吸烟者仅与处理速度和整体认知功能的更快衰退相关。低教育与记忆的更快衰退相关（-0.026，标准误 0.012），而童年低社会经济地位与整体认知功能的较慢衰退相关（0.020，标准误 0.007）。在考虑所有风险因素后，女性在记忆（0.011，标准误 0.006，p<0.05）、执行功能（0.012，标准误 0.006，p<0.05）和整体认知功能（0.016，标准误 0.004，p<0.001）方面的衰退显著少于男性。

敏感性分析

在补充材料中，我们报告了仅限于完成者的分析结果，即在所有五个测量场合中出现的受访者（4157人，其中2332名女性）。一般来说，完成者报告了更高的初始认知功能水平和更慢的衰退率；更少的预测因素与每个认知领域的初始水平和变化率相关；然而，总体结论保持不变。

针对基线时60岁以上参与者的敏感性分析结果见在线补充表。在这个样本中，吸烟状态与处理速度的衰退无关；对于女性，行走困难与记忆衰退无关，而抑郁被发现是执行功能的重要预测因素。

讨论

主要结果

在本研究中，我们考察了英格兰一大型全国代表性老年人样本中认知功能8年期间的年龄轨迹及其相关因素。有两个主要发现。首先，记忆和执行功能、处理速度随时间显著下降，且在年龄较大时下降更为陡峭。与男性相比，女性的整体认知功能下降速度较慢。其次，我们发现几个因素与认知功能的初始水平显著相关，而较少的因素可预测认知衰退。年龄和痴呆症诊断与男性和女性所有认知功能领域的更快衰退相关。抑郁仅预测了男性执行功能和整体认知功能的更快衰退。身体不活动是女性记忆和男女性整体认知功能衰退的预测因素。处理速度和整体认知功能在当前吸烟的女性中衰退更快。对于男女性，日常生活活动能力限制与整体认知功能的更快衰退相关；此外，对于女性，不良移动能力与记忆的更快衰退相关。低教育程度与女性记忆的更快衰退相关；然而，对于整体认知功能，教育对变化率有积极影响。童年社会经济地位处于最低组的女性与最高组相比，整体认知功能和记忆的衰退显著更少。在调整所有风险因素后，女性报告的记忆、执行功能和整体认知功能衰退速度比男性慢。

与其他研究的比较

与之前的研究一致，我们的结果也表明，尽管探索的大多数因素与认知功能的初始水平相关，但较少的因素预测认知衰退。例如，我们的结果证实，BMI增加对认知功能初始水平较低有保护作用，尽管幅度不大，但与认知衰退没有关联。可能的解释是，体脂含有瘦素，可能在老年保护认知功能。另一个可能的解释是，在老年人中，瘦体质量的损失很常见，因此较高的瘦体质量可能降低认知功能不佳的风险。

有人认为适度饮酒对认知功能较差和认知功能衰退更快有保护作用，这可能通过心血管风险因素介导。与关于适度饮酒对认知功能影响的研究相似，我们发现每天饮酒与低于每天饮酒相比，对基线认知功能较差有保护作用。然而，与英国队列研究的结果相反，我们发现每天饮酒与男性处理速度的更快衰退相关。我们发现当前吸烟的女性与从不吸烟者相比，处理速度和整体认知功能的衰退更快，这与吸烟对认知功能衰退影响的荟萃分析一致。

我们表明，财富和教育有助于认知功能的初始水平，如先前报告的那样，但仅有助于女性记忆的变化率更快。我们的结果还显示，童年社会经济地位处于最低组的男性和教育程度处于最低组的女性与最高组相比，整体认知功能的衰退较慢。这可能是由于认知功能的初始水平较低或混杂效应造成的。为了进一步调查是否是这种情况，我们进行了将预测因素一次输入一个的分析，发现童年低社会经济地位和教育与认知功能的斜率无显著相关；然而，当在模型中加入财富、健康和健康行为变量时，关系变得显著，表明这些因素混淆了童年低社会经济地位、教育与认知功能衰退之间的关系。

不良身体功能仅与男女性的整体认知功能衰退以及女性的记忆衰退相关。可以假设几种解释。首先，我们无法区分严重受损和较轻受损的人。可能只有那些经历更大身体损伤水平的人也经历更多的认知衰退。其次，当我们将步态速度（身体功能的客观测量）纳入60岁及以上样本时，与其他研究相反，我们发现这与任何认知功能领域的变化率无关。可能是因为我们使用了时间不变变量，无法检测身体功能和认知功能之间的动态关系。瑞典收养/双胞胎老龄化研究的全国样本参与者的结果表明，肺功能、精细运动和握力的变化与认知功能的变化相关。在未来的工作中，我们将考虑使用类似的时变身体功能测量。

我们关于性别差异在认知衰退率方面的结果与最近一项研究表明，与男性相比，老年女性对与年龄相关的认知衰退具有更大的韧性一致。

优点和局限性

这项研究的优势包括使用大型全国代表性样本，该样本来自50岁及以上英格兰人口，具有较长的随访期。这是我们家族中美国健康与退休研究老化研究中首个同时研究与三个独特认知功能测量相关的因素的研究。因此，我们的发现为正在出现的与我们的研究相比较的老化纵向研究做出了独特贡献。我们研究的一个局限性是，50岁之前没有收集认知功能数据，认知功能的衰退，特别是处理速度的衰退，可能从更年轻的年龄就开始了。第二个局限性是每个认知功能领域仅通过单一任务评估；每个领域有多个测试是更可取的。第三，我们将所有协变量视为时间不变的；尽管抑郁、吸烟、酒精消费和身体活动随时间没有变化，但健康和身体功能随时间的变化可能与认知功能的变化相关。这应该是未来报告的主题。另一个可能的局限性是练习效应，这是所有认知纵向研究中常见的。为了进一步调查我们样本中练习效应的可能性，我们比较了相同年龄但参加测试第一次、第二次、第三次等场合的人的平均分数。我们发现第一次和第二次场合之间几乎没有练习效应的证据，第二次和后续场合之间则没有练习效应的证据。虽然损耗是老龄化纵向研究中持久的偏差来源，但我们的敏感性分析结果表明，这并没有不当影响我们的结果。尽管我们不能完全排除缺失是纯粹随机的，但通过确定轨迹参数对缺失数据值的变化相对不敏感，我们可以得出结论，缺失的原因并不重要。