随着年龄的增长,老年人包括认知灵活性（Cognitive Flexibility）在内的认知能力表现出下降。认知灵活性能确保老年人在日常生活中根据不同目标调整行为,并在不同任务之间灵活转换。研究者考察认知灵活性的经典指标为任务转换代价。任务转换代价常采用线索-任务转换任务进行考察。由这个任务可以得到两个水平的任务转换代价:整体转换代价（双任务vs.单任务,Global switch cost,GSC）和局部转换代价（转换试次vs.重复试次,Local switch cost,LSC）。以往老化研究结果表明GSC和LSC在行为水平表现出了不同的老化模式。具体来说,GSC随年龄的增长显著增加,而LSC在各年龄组之间无显著差异。研究者推测这可能是由于老年人任务集转换（set-shifting,即LSC）没有发生与老化相关的变化,但在同时激活和区分两个任务集（set-selection,即GSC）方面表现出能力下降。然而,这种认知灵活性老化的机制假设除了行为结果支持外,仍需要神经学证据的进一步检验。所以,本研究通过以下两个子研究,结合磁共振影像技术,分别在脑区神经活动水平和功能连接水平探讨认知灵活性老化背后的神经机制。研究一的目的是考察行为表现与脑区神经活动水平之间的老化相关差异。首先,在行为水平考察两种转换代价在两组参与者间的差异。接着,识别神经活动与两种代价相关脑区以及与老化相关的脑区。行为数据结果显示,随着年龄的增长,老年人的GSC显著增高,但LSC较年轻人无显著差异。基于神经影像数据,识别所有参与者与两个转换代价相关的脑区。结果显示,两个代价相关的脑区在空间上分布较为相似,均集中在额顶区域。这个结果提示GSC和LSC神经机制存在一定的相似性。接着,本研究进一步检测了任务过程中存在衰老相关差异的脑区。结果显示,相比于年轻人,老年人GSC相关脑区激活显著更弱。相反地,老年人LSC相关脑区激活显著更强。最后,从脑区-行为相关进一步理解老年人脑区活动改变与其任务表现之间的关系。结果显示,老年人左侧枕中回的活动水平与GSC呈显著负相关。所以,老年人该脑区的激活不足可能是GSC显著增加的原因之一。此外,相关分析还显示,老年人左侧脑岛活动水平与LSC呈显著负相关,但是与右侧后扣带和角回活动水平不存在显著相关。这个结果提示老年人与LSC相关的过激活脑区呈补偿性和非补偿性共存的特点。这个发现说明,老年人可能通过额外补偿性地激活左侧脑岛以维持LSC水平,与付出更多的认知努力有关。整合研究一结果可知,GSC和LSC相关的脑区在空间上相似,提示两种代价存在共性机制。然而,在老化背景下,GSC和LSC在行为和脑区神经活动水平上具有各自特异的老化模式。然而,越来越多的证据表明认知老化可能与脑区之间的功能连接改变有关。因此,仅关注任务相关脑区不能揭示认知灵活性老化神经机制的全貌。基于此,研究二旨在考察认知灵活性相关脑区之间受任务调节的功能连接与老化相关的改变。本研究基于已有元分析选择十二个认知灵活性相关脑区,结合广义心理生理交互分析获得每个参与者受两种转换代价调节的功能连接。然后,采用支持向量机识别与老化相关的功能连接模式改变。结果显示,在任务过程中,受GSC和LSC调节的功能连接模式均发生了衰老相关的改变。然而,在LSC水平只发生了多变量连接模式的改变,而在GSC中则能识别出特定的与衰老相关的连接。具体来说,在LSC调节的连接中,未能识别出具有年龄组间显著差异的特定连接。而在GSC调节的连接中,老年人左侧楔前叶和左侧背侧前运动皮层连通性降低,左侧额下结和左侧顶内沟连通性与GSC负相关。左侧楔前叶和背侧前运动皮层均与注意转换有关,提示老年人在任务过程中支持注意转换的连接连通性显著下降。左侧和额下结和顶内沟与任务的准备过程有关,左侧额下结与自上而下的规则表征有关,而顶内沟与根据对应规则进行反应选择有关。老年人GSC水平的表现下降与这两个脑区间连通性的下降显著相关。本研究的结果说明,一方面,老年人在GSC水平的表现下降可能与准备过程相关的功能连接改变有关;另一方面,老年人在执行任务转换的时候LSC得以保持,但背后的连接机制相较于年轻人已发生系统性改变。综上,研究二发现GSC和LSC在连接水平的老化相关改变模式也具有各自的特异性。综上所述,本研究探讨了认知灵活性老化背后的神经基础。研究证明,认知灵活性老化在行为和神经水平均表现为在双任务加工中更加显著,相较于任务转换加工而言。一方面,在脑区和连接水平均识别出不同转换代价各自特异的老化神经机制。另一方面,关于神经活动与行为表现的关系,不论老年人行为表现是维持还是下降,其背后的神经机制都发生了衰老相关的改变。本研究通过厘清衰老过程中认知灵活性在脑区和连接水平的神经机制,首次为GSC和LSC的不同老化模式补充新的神经证据。