臨床康復(fù)治療中運(yùn)動想象的應(yīng)用及其機(jī)制研究

胡莉莉, 朱玉連, 胡永善

(1上海體育學(xué)院運(yùn)動科學(xué)學(xué)院,上海 200438;2復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科,上海 200040)

腦卒中是一組以腦組織缺血或出血性損傷癥狀和體征為主要臨床表現(xiàn)的急性腦血管病,其發(fā)病率、死亡率與致殘率高居不下,幸存者中約 70%～80%遺留有不同程度的殘疾[1],給患者、家庭和社會帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和社會問題。

腦卒中患者肢體功能康復(fù)包括兩方面:一是有一定的自主運(yùn)動能力的患者的主動訓(xùn)練,作用明顯;二是缺少患者主動參與的被動訓(xùn)練,其收效甚微[2]?？祻?fù)治療界一直在尋求更有效或可補(bǔ)充現(xiàn)有治療技術(shù)不足的方法,運(yùn)動想象(motor or kinesthetic imagery,MI/KI)是近幾年腦卒中康復(fù)的一種新方法[3]。

1 運(yùn)動想象的相關(guān)概念

MI/KI是大腦反復(fù)排練某個動作模式而不伴有肢體動作的大腦活動過程[4,5],經(jīng)常會與視覺想象(visual imagery,VI)相混淆,但兩者之間卻有著本質(zhì)的區(qū)別。MI/KI是人們在大腦中模擬與運(yùn)動相關(guān)的運(yùn)動動作的感覺,以感知自身本體感覺為主。VI則將參與者作為自身肢體動作或外部運(yùn)動圖像的旁觀者,以視覺感官意向?yàn)橹?并且與空間環(huán)境關(guān)系密切[6,7]。

與 MI/KI有異曲同工之妙的表象訓(xùn)練則在運(yùn)動訓(xùn)練中被提及較多,主要是運(yùn)動員積極主動的對大腦中存在的運(yùn)動動作或經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行回顧、修正、發(fā)展,達(dá)到提高運(yùn)動技能和情緒控制的目的,是運(yùn)動心理學(xué)中的實(shí)用技術(shù)[8]。

2 運(yùn)動想象的理論機(jī)制

大腦皮質(zhì)運(yùn)動區(qū)是運(yùn)動傳出的最高系統(tǒng)。運(yùn)動沖動通過神經(jīng)元聯(lián)系至皮質(zhì)運(yùn)動區(qū),形成運(yùn)動指令,經(jīng)過相應(yīng)的運(yùn)動神經(jīng)元產(chǎn)生運(yùn)動。同時,末梢感覺系統(tǒng)又將收集到的信息反饋給中樞,由此不斷地修正或調(diào)整動作。腦損傷后,主要神經(jīng)通路受損,信息網(wǎng)絡(luò)的傳出與傳入被阻斷。一般認(rèn)為神經(jīng)細(xì)胞變性后難以再生,但近年來研究證實(shí),成年動物和人的大腦(特別是皮質(zhì))中存在化學(xué)和解剖方面的可塑性,其可塑性主要表現(xiàn)在大腦皮質(zhì)的功能重組、潛伏通路的啟用、神經(jīng)細(xì)胞的增殖再生等[9],這為 MI/KI提供了生理學(xué)基礎(chǔ)。

心理 -神經(jīng) -肌肉理論(psychoneuromuscular theory,PM)認(rèn)為,在大腦運(yùn)動中樞和骨骼肌之間存在著雙向神經(jīng)聯(lián)系,人們可以主動地去想象做某一動作,從而引起有關(guān)的運(yùn)動中樞興奮,興奮經(jīng)傳出神經(jīng)至有關(guān)肌肉,引起難于覺察的運(yùn)動動作[10]。運(yùn)動中樞神經(jīng)系統(tǒng)是確定運(yùn)動形式的場所,腦損傷患者雖有身體功能的障礙,但其大腦中對于運(yùn)動的“流程圖”可能完整或部分保存。MI/KI過程即是不斷將實(shí)際活動中涉及到的動作強(qiáng)化和完善[11],以促使運(yùn)動系統(tǒng)中新的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)形成。這被認(rèn)為是目前對于MI/KI支持運(yùn)動學(xué)習(xí)的最有力依據(jù)。

其他如心理生理信息加工理論(psychophysiological information-processing theory)、三重編碼理論(triple-code theory)、符號學(xué)習(xí)理論(symbolic learning theory)等理論都還無法圓滿地解釋 MI/KI的機(jī)制。

3 運(yùn)動想象與實(shí)質(zhì)動作的聯(lián)系與區(qū)別

MI/KI的能力不依賴于動作執(zhí)行的能力,而直接受大腦中樞的控制。Decety等[12]發(fā)現(xiàn)在寫同一字母時,MI/KI與實(shí)際操作花費(fèi)了同樣多的時間,在行走的實(shí)驗(yàn)中也得到同樣的結(jié)果。但是,與健康對照組相比,運(yùn)動皮質(zhì)病變患者及帕金森病(PD)患者則顯示出在實(shí)質(zhì)動作執(zhí)行及 MI/KI時的運(yùn)動速率下降,而脊髓病變患者在動作執(zhí)行中,其持續(xù)時間延長而MI/KI速率與正常人相同[13],提示 MI/KI與實(shí)質(zhì)動作效應(yīng)通路可能是相同的。此外,身體轉(zhuǎn)動困難者在 MI/KI時,完成意向旋轉(zhuǎn)也變慢[14]。PD患者在MI/KI時,其對任務(wù)的生動性和準(zhǔn)確性與常人無異,但卻需要更多的時間[15]。這就意味著 MI/KI在一定程度上會受到機(jī)體生理?xiàng)l件的影響,即遵循菲特定律—MI/KI中所涉及到的動作會與實(shí)質(zhì)動作一樣受到類似的限制[16]。Decety等[16]發(fā)現(xiàn)在 MI/KI過程中,部分中樞有明顯的自主反應(yīng)增加,認(rèn)為這個過程可能使大腦誤以為某個動作將要被執(zhí)行。因此,MI/KI可以被假定為一個實(shí)質(zhì)動作將要被執(zhí)行的預(yù)演。不少研究證明 MI/KI與實(shí)質(zhì)執(zhí)行的動作會發(fā)生若干相似的生理現(xiàn)象。

3.1 骨骼肌的反應(yīng) 假如抑制一個將要被執(zhí)行的動作,這種有意識的動作準(zhǔn)備就很有可能產(chǎn)生肌電變化。Solodkin等[17]記錄了 18例正常人相同動作在實(shí)質(zhì)操作、MI/KI與 VI中產(chǎn)生的肌電變化,發(fā)現(xiàn)實(shí)質(zhì)動作可產(chǎn)生 2 V左右的相應(yīng)動作電位,MI/KI產(chǎn)生0.6 V的肌電,而 VI時其肌電(0.02 V)則與靜息狀態(tài)下無差別。周思紅等[18]通過對 32例運(yùn)動員的想象訓(xùn)練進(jìn)行肌電有效值(RMS)觀察,發(fā)現(xiàn)想象訓(xùn)練可以增加肌肉力量。將 19位受試者分為 MI組(9例)和對照組(10名),MI組在休息期間進(jìn)行相關(guān)的收縮想象,結(jié)果發(fā)現(xiàn) MI組下肢力量顯著高于對照組(P＜0.05)[19]。根據(jù)這些研究結(jié)果,應(yīng)用 MI/KI于臨床以預(yù)防肌肉萎縮是很有潛在意義的。

3.2 大腦的激活區(qū)域 MI/KI與實(shí)質(zhì)動作的激活區(qū)域有大量的重疊之處。Porro等[20]通過功能性磁共振成像(fMRI)觀察正常人右手對指運(yùn)動時的腦功能活動分布和強(qiáng)度,結(jié)果顯示 MI/KI與實(shí)際運(yùn)動時都出現(xiàn)了中央溝前緣、初級運(yùn)動皮質(zhì)、中央前回前部明顯的功能性活動。Gerardin等[21]通過對 8例正常人進(jìn)行右手手指屈伸運(yùn)動的 fMRI,并用肌電圖(EMG)監(jiān)控手部動作,發(fā)現(xiàn)在 MI/KI時,EMG未顯示肌電信號,但有與實(shí)際運(yùn)動相似的雙側(cè)運(yùn)動前區(qū)、頂葉、底節(jié)和小腦區(qū)的活化。MI/KI時主要激活的區(qū)域包括輔助運(yùn)動區(qū)、上頂葉、下頂葉、背腹側(cè)運(yùn)動前區(qū)、前額葉區(qū)、額下回、顳上回、初級運(yùn)動皮質(zhì)、初級和次級感覺運(yùn)動皮質(zhì)、島葉皮質(zhì)、前扣帶皮質(zhì)、底節(jié)及小腦[13]。Solodkin等[15,17]的研究顯示,同樣的動作在 MI及運(yùn)動執(zhí)行中,都激活了背腹側(cè)運(yùn)動前區(qū)、初級運(yùn)動皮質(zhì)、次級感覺運(yùn)動皮質(zhì)、頂上小葉、輔助運(yùn)動區(qū),且在范圍上沒有顯著的差異;運(yùn)動執(zhí)行所激活小腦范圍要比 MI或 VI要廣,而 MI在額下回的激活范圍不及運(yùn)動執(zhí)行或 VI的范圍。以上這些數(shù)據(jù)都是 MI有助于動作執(zhí)行或動作學(xué)習(xí)的有效依據(jù)。

3.3 對其他方面的影響 自主神經(jīng)系統(tǒng)不能被直接隨意調(diào)控,但有研究[22-24]發(fā)現(xiàn) MI也可引發(fā)自主神經(jīng)系統(tǒng)的變化。在足部的 MI中,心率比休息狀態(tài)增加 32%～50%,呼吸頻率及二氧化碳壓力也所增加。Roure等[25]對排球運(yùn)動員研究,發(fā)現(xiàn) MI的程度與心率、呼吸頻率及皮膚導(dǎo)電率等成正相關(guān)。Holper等[26]發(fā)現(xiàn) MI可以增加血氧飽和度。這些研究表明,MI能夠?qū)ι眢w各方面的機(jī)能起作用。此外,MI似乎還參與運(yùn)動中的平衡控制[27]。

4 運(yùn)動想象在臨床的應(yīng)用

在運(yùn)動訓(xùn)練中,將這種心理訓(xùn)練方式的功能分為認(rèn)知與動機(jī)兩個方面[10]。Martin等[28]在此基礎(chǔ)上提出了更為具體的 5種類型:特定的認(rèn)知想象(cognitive specific imagery,CS)、一般的認(rèn)知想象(cognitive-general imagery,CG)、一般的支配動機(jī)想象 (motivationalgeneral-mastery imagery,MG-M)、一般的覺醒動機(jī)想象(motivationalgeneral arousal imagery,MG-A)、特定的動機(jī)想象(motivational-specific imagery,MS)。在臨床康復(fù)領(lǐng)域,可根據(jù)患者本身的情況,選擇不同的想象類型,如在肢體功能水平較低的情況下,選擇 CS想象作為練習(xí)的主要方面,同時以MG-M想象作為輔助以增強(qiáng)患者的信心。

4.1 運(yùn)動想象能力的評估方式及適應(yīng)證

個人的想象能力是影響進(jìn)行 MI的因素之一。運(yùn)動想象問卷(movement imagery questionnaire,MIQ)及其修訂版 MIQR、運(yùn)動想象清晰度問卷(vividness of motor imagery questionnaire,VMIQ)及運(yùn)動 -視覺想象問卷(the kinesthetic and visual imagery questionnaire,KVIQ)均在 Dickstein和 Deutsch的文章中得到很好的描述[7]。KVIQ是對 PD康復(fù)過程中 MI能力進(jìn)行評估的一個比較好的選擇[29]?；颊叩?VI能力可能會對介入效果產(chǎn)生一定的影響,但這是否能夠成為排除應(yīng)用對象的標(biāo)準(zhǔn)還不甚明了。

MI在運(yùn)動員中廣泛應(yīng)用,但對于在臨床中適用于哪種類型的患者還待進(jìn)一步的研究。特別是對于腦損傷患者,還應(yīng)該考慮其他因素,如患者的認(rèn)知能力、言語能力、理解能力以及損傷部位等。

4.2 訓(xùn)練時間 訓(xùn)練時間的安排順序及持續(xù)時間會對MI效果產(chǎn)生影響。在運(yùn)動員的研究中發(fā)現(xiàn)[30],心理訓(xùn)練與身體訓(xùn)練的安排順序?qū)幼鞅憩F(xiàn)有明顯的影響,心理訓(xùn)練在前效果較佳。此外,3 min的投籃練習(xí)任務(wù),1 min和 3 min的心理訓(xùn)練優(yōu)于 5 min和 7min的心理訓(xùn)練[10]。在臨床康復(fù)的應(yīng)用中,MI療法的時間要短于物理療法,從放松到進(jìn)入想象再放松的時間在 12～15 min為宜[11]。如果想象時間過長,有可能導(dǎo)致一些自尊心較強(qiáng)的患者形成心理落差。

4.3 對任務(wù)的認(rèn)知程度 以優(yōu)秀弓箭手和非弓箭手為例,在射箭的 MI過程中,非弓箭手的運(yùn)動前區(qū)、輔助運(yùn)動區(qū)、額下回、底節(jié)和小腦都有激活,而優(yōu)秀弓箭手的激活區(qū)域主要以輔助運(yùn)動區(qū)為主,比非弓箭手更集中和更高效[31]。這表明對于任務(wù)的認(rèn)知程度會對想象的結(jié)果有影響。在臨床康復(fù)中,特別是對于腦損傷患者,其認(rèn)知能力越高可能越容易完成想象任務(wù),而對于認(rèn)知能力稍差的患者可能需要投入更多的時間。

4.4 個體差異 研究發(fā)現(xiàn)腦卒中伴有忽略癥的患者其視覺意向旋轉(zhuǎn)能力更差[32]。臨床康復(fù)中,個體的差異性主要表現(xiàn)在損傷部位、個人心理狀況及配合程度等。除了上述幾個因素之外,諸如外界干擾、治療師的引導(dǎo)方式等都可能會對想象的效果產(chǎn)生影響。

4.5 運(yùn)動想象的臨床應(yīng)用效果 MI目前在臨床上并沒有被廣泛應(yīng)用,多數(shù)還處于臨床研究與探討階段。Crosbie等[33]采用病例自身對照研究的方法,對14例病程為 10～176 d的腦卒中患者進(jìn)行研究,要求患者在原有的常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練基礎(chǔ)上,完成“伸手抓握物品”這個 MI任務(wù)。在 10例完成了整個研究的患者中,9例的上肢運(yùn)動指數(shù)積分明顯改善。Malouin等[34]對 12例腦卒中患者及 14例年齡和性別匹配的正常人進(jìn)行下肢負(fù)重的 MI訓(xùn)練,發(fā)現(xiàn) MI與實(shí)際負(fù)重訓(xùn)練相結(jié)合可明顯提高被訓(xùn)練者的下肢負(fù)重能力。Dickstein等[35]對 1例 69歲左側(cè)偏癱患者運(yùn)行行走的 MI療法,持續(xù) 6周后,受試者步速增加了23%,雙足支撐相減少,同時膝關(guān)節(jié)的活動度也有所增加。國內(nèi)也有一些關(guān)于 MI療法在康復(fù)中的研究報道[36-39],都發(fā)現(xiàn) MI與常規(guī)的康復(fù)訓(xùn)練相結(jié)合能促進(jìn)患者上、下肢及生活自理能力等方面的恢復(fù),但存在樣本量不足、評定方式差異等說服力低的問題。

5 展 望

MI康復(fù)方法耗時少,不需要昂貴的儀器,操作簡單,而且更重要的是能充分地發(fā)揮患者在治療疾病過程中的主觀能動性,可在腦卒中康復(fù)期的任何階段使用[5]。腦 -計算機(jī)接口(Brain-Computer Interface,BCI)技術(shù)的研究[40,41],也為 MI應(yīng)用提供了新的載體。因此,將 MI治療方法的內(nèi)容與指導(dǎo)語進(jìn)行規(guī)范化,并將其廣泛推廣,使很多需要康復(fù)的患者能在家實(shí)施,不僅能促進(jìn)患者的康復(fù),更能顯著地減輕經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。當(dāng)前,特別需要開展進(jìn)一步的研究以了解 MI的機(jī)制、適用對象及訓(xùn)練原則。

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