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太极拳改善老年人认知功能中枢机制的研究进展

2024-05-16 54 上传者：管理员

摘要：随着中国人口老龄化进程不断加深，认知功能衰退逐渐成为老年人群中的一个突出问题。太极拳作为中国传统功法之一，具有简单易学，安全有效的独特优势，已显示出改善老年人认知功能和延缓认知衰退的潜力，但其潜在的中枢机制还尚不明确。本文综述了国内外关于太极拳对老年人认知功能影响的研究，从记忆、注意、执行和情绪多角度探讨太极拳对老年人的影响，结果发现其通过重塑相关脑区的结构和功能，提高认知控制的效率来改善老年人的认知功能。

关键词：
太极拳
研究进展
老年人
认知功能
认知控制
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太极拳是以太极思想为核心，依据“易经”阴阳之理、中医经络学、古代导引术和吐纳术，融各家拳术于一体，形成的一种中医传统养生保健方法[1]。十八世纪末，山西王宗岳通过《周子全书》中的阴阳太极哲理解释拳意，并著有《太极拳论》，从此“太极拳”这一称谓开始广泛使用[2]。从技术渊源来说，太极拳源于长拳、传于炮捶、成于十三势，晚清民国开始走向成熟并盛极一时，新中国成立以后，太极拳运动得到了更好的发展[3]。如今太极拳运动已经成为一种风靡全球的运动锻炼方式，全球大约155个国家和地区的人群在练习太极拳，人数已超3亿人[4]。太极拳内涵丰富，集强身健体、颐养性情、技术对抗等功能为一体，长期习练太极拳能够强健肌骨、舒筋活络、增强体质。同时太极拳的练习结合了古代导引术、吐纳术的呼吸方法，通过呼吸与动作间的相互配合，能够增强人体的心肺功能。另外，太极拳讲究松、静、空、灵，陶冶超然脱俗的心境，旨在修身养性。太极拳的锻炼过程类似于参禅，使习练者达到一种冥想的状态，有助于调节心理状态[1]。太极拳练习讲求形神合一，外主动而养形，内主静而养神，内外兼修，形神共养。随着对太极拳研究的不断深入，在全球范围内也广泛开展各种相关临床研究，并逐渐应用于运动科学、老年病学、康复医学等方面[5]。

2020年第七次全国人口普查数据显示，我国60岁以上老年人口数量为2.64亿[6]，并将在2052年达到峰值为5.24亿[7]。随着年龄的增加，老年人的认知功能也在逐步减退，不仅严重影响其生活质量，还会增加社会医疗和养老负担[8]。太极拳，作为一种形神共养的中国传统功法，以其轻松自然的动作和养生效果而闻名，并且被推荐作为一种非药物疗法来改善老年人的认知功能[9,10]。尽管现有研究已确认太极拳对老年人认知功能的正面影响，但对其潜在中枢机制的探讨尚显不足[11]。本文旨在深入探讨太极拳在改善记忆、注意力、执行功能和情绪心理的神经机制，以支持其在临床上的广泛应用并提供科学依据。

1、太极拳改善老年人认知功能的中枢机制

1.1 太极拳对老年人记忆功能相关脑区的重塑

记忆力下降是老年人较早出现的认知功能衰退，许多研究表明，太极拳对于提升老年人记忆功能具有积极作用[12,13,14]，特别是海马体（Hippocampus,HPC）与前额叶皮层（Prefrontal Cortex,PFC），作为人体记忆编码和回忆的关键区域，老年人记忆下降与其细胞损失密切相关[15]。此外，包括大脑前额叶区域在内的认知控制网络（Cognitive Control Network,CCN)[16,17]，是自上而下调节记忆与注意力的关键[18,19]。

Tao[20]等人使用基于体素的脑形态测量法（Voxel-based Morphometry,VBM）研究发现，太极拳组在韦氏记忆量表-中文修订版（WMS-CR）上显著提高了视觉再现分项，与健康对照组相比，12周的太极拳锻炼显著增加了参与者的脑岛、内侧颞叶和壳核的灰质体积。Yue[21]等通过结合VBM和能够反映大脑功能区域内自发性神经元活动一致性的局部一致性（Regional Homogeneity,ReHo），进一步揭示了太极拳练习者的大脑在结构和功能上的变化。长期练习太极拳的老年人MoCA情景记忆得分太极拳组显著高于步行组，颞下区和内侧颞区（包括HPC）灰质密度较高且左侧HPC的灰质密度与情景记忆存在明显的偏相关，颞区特别是梭状回和HPC的ReHo较高且左海马回、左海马旁回、左梭状回和延迟记忆任务的ReHo之间存在明显的偏相关，太极拳提高海马体脑功能可塑性的能力可能是由脑源性神经营养因子（BDNF）等神经发生机制的增加所支持的[22]，这意味着太极拳可以通过在分子、结构和功能水平上调节海马体来促进记忆功能。另一项研究发现，与对照组相比，太极拳组在背外侧前额叶皮层（Dorsolateral PFC,DLPFC）增加了慢-5频段和低频段的分数低频波动振幅（Fraction Amplitudeof Low-Frequency Fluctuation,fALFF），且fALFF变化与记忆功能改善呈正相关[23]，表明太极拳能够通过增强DLPFC在特定频段的神经元活动以防止记忆力因衰老而下降。此外，太极拳能够提高反映CCN功能的WMS-CR精神控制得分，显著降低DLPFC与左额上回和前扣带皮层之间的静息态脑功能连接（Resting-state Functional Connectivity,rsFC)[24]，这可能是由于太极拳练习提高了老年人认知控制系统的效率并消除其对认知网络的代偿性过度激活，进而降低了rsFC。DLPFC是CCN的重要节点，虽然正确的DLPFC的更大连接性可以预测更好的记忆性能，但老年人认知资源较年轻人更为匮乏，CCN的过度激活并不是机体所希望的，这提示调节认知控制网络是太极拳延缓老年人认知功能下降的可能机制之一。

1.2 太极拳对老年人注意功能相关脑区的重塑

太极拳通过整合意、气、形三者相互作用，在练习过程中用意念调动形体，促使练习者将注意力持续聚焦于当前的动作，对身体姿势的控制有利于维持注意力的稳定性，对注意目标保持警觉与监控，有助于习练者注意力的改善[25]。相关研究已表明太极拳可以提高老年人的注意力[13,26,27]，并且这种提升可能与调节大脑皮层α波的节律和活动有关[25]。

有研究发现长期练习太极拳可以提高中老年人安静闭目状态下α波功率[28]，一项横断面研究显示习练者顶叶和枕叶皮层中α1和α2节律皮层来源的电流密度随着太极拳训练经验的增加而增加，而慢节律δ的电流密度随着年龄的增加而增加，表明长期的太极拳习练与老年人大脑皮层α振荡的神经同步化和慢δ振荡的去同步化有关，这可能延缓生理老化对大脑认知功能的影响[29]。Liu[30]等应用能够记录大脑细胞群自发性、节律性电活动的EEG检测发现，在闭眼时和运动后太极拳组有更高频率的α波，整个运动过程中有更高频率的β波，这可能与锻炼中的注意力集中有关。太极拳形神统一，形神共养，在练习过程中动作与意识相互结合，这种动静结合的练习具有较低的运动负荷，能增强意识唤醒程度[31]，通过这种练习，参与者可在运动中达到冥想状态，使大脑中枢活动达到既放松又有序的工作状态，有效应对焦虑以及不良情绪，避免干扰进而增强注意力。Cheung[32]等运用EEG研究有1年以上太极拳运动经验和没有太极拳以及其它武术经验的中老年人，并记录太极拳训练前后的PFC脑电活动，利用快速傅里叶变换和预先配置的脑电图将原始PFC脑电信号转换为注意力指数，发现注意力指数在太极拳练习期间趋于增加并立即下降,这表明太极拳可以通过提高PFC脑电活动增强老年人的注意功能，这是由于太极拳训练需要适度的脑力消耗，因此它可能有益于执行注意力的神经基础。

1.3 太极拳对老年人执行功能相关脑区的重塑

额叶，特别是PFC，在执行功能中扮演着关键的角色[33]。有研究发现，随着年龄增长，额叶的脑容量和功能会逐渐下降[34]，这与日常生活活动的丧失密切相关。值得注意的是，多项研究显示太极拳可改善老年人的执行功能[35,36,37]，暗示太极拳可能通过改变前额叶皮质，帮助老年人在日常生活中维持独立性。

Wu[38]等运用fMRI，研究老年人任务转换过程中大脑激活情况，结果表明，太极组在执行Stroop任务时错误率明显低于对照组，且左侧PFC的激活程度更高。杨源[39]使用能够反映大脑活动时氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的fNIRS,研究进行8周简化24式太极拳练习的老年人，比较其与进行常规体育活动的老年人的脑活动差异。结果显示，太极拳运动后，老年人在执行Flanker和N-back任务时，太极组额区HbO2较干预前有所提升，且随着任务的进行，他们能够持续保持较高水平的脑活跃状态，表明太极拳可以通过提高额区的激活程度来改善老年人的认知功能。研究还发现太极拳训练可以提高健康老年人在任务转换过程中的P300峰值，缩短其潜伏期[40]。多数研究发现，随着年龄的增长，老年人的脑电波α频率下降，而θ频率增加，P300潜伏期延长，波幅下降[41]。P300与认知资源的分配有关，它可以测量在任务转换过程中资源分配的极限能力[25]，其潜伏期的缩短和峰值的增加表明太极拳训练者在信息处理中展现了更快的认知处理速度和更高的资源配置能力。

1.4 太极拳对老年人情绪相关脑区的重塑

太极拳虽是一种“动”的身体活动，但更讲究“静”的心理状态。“动”“静”同在，以“静”为本，引领“动”运，是太极拳区别于其他身体运动的根本特征[42]。正是太极拳对习练者“入静”“守静”的强调和要求，使习练者能够很好地获得一种心理上的良好状态，达到“虚静闲恬，虚融澹泊”的心理状态，形成“虚怀若谷、恬静无欲”的平和心境[43]。习练者在长期的太极拳练习中保持一种冥想的状态，有利于保持心理健康。老年人的认知功能衰退与情绪障碍，如焦虑和抑郁，存在显著相关性[44]，太极拳具有舒缓身心、养心宁神的特点，可以通过减少老年人负性情绪、调节心理来延缓认知障碍的发生。

研究发现进行太极拳练习时脑岛的激活程度较步行时减弱，而脑岛主要与身体内部的主观感觉和负面情绪体验的准确性有关，这体现了太极拳锻炼在促进老年人保持平静和放松的重要作用[45]。杜凯[46]使用fMRI发现在执行Moreodd-shifting转换任务时，太极拳组的左侧颞上回的激活程度减弱，颞上回位于大脑外侧沟与颞上沟之间，负责调节情绪等认知心理过程[47]，这表明长期太极拳锻炼有助于改善老年人焦虑和抑郁等认知心理状态。

2、小结

由于人类大脑具有神经可塑性，因此随着年龄增加而引起的认知功能下降在一定程度上是可逆的。太极拳是一种身心结合的运动，具有简单易学、安全有效的独特优势，因其在生理和心理的有益作用而在全球广受欢迎。本文从记忆、注意、执行和情绪的角度探讨太极拳改善老年人认知功能的可能机制，发现太极拳可能通过重塑相关脑区的结构和功能来改善老年人的认知功能、延缓认知衰退，且改善作用还可能与太极拳提高认知控制效率有关。目前该领域的研究虽取得了一定的突破，但仍存在一些问题：(1)相关研究多以神经影像学和神经电生理学技术探究太极拳改善老年人认知功能中枢机制，但对于引起大脑相关变化原因的分子机制则缺乏研究。(2)太极拳相关机制研究样本量较少，且多为横断面研究，缺乏大样本，长时间的纵向研究，难以确定长期效应。(3)太极拳训练缺乏规范的训练时长以及训练频率，具体的量效关系难以确定。因此，下一步的研究可以围绕以下展开：(1)开展相应神经影像学和电生理学实验时可以辅以分子机制的研究，进一步探究相关机制。(2)开展大样本、长时间的纵向研究、对研究对象进行长期随访以确定太极拳的长期效应。(3)开展不同训练时间、频率的太极拳效应研究，以确定最佳训练剂量。

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