老年人手部精細(xì)動(dòng)作控制能力研究進(jìn)展

趙王芳 (浙江大學(xué)教育學(xué)院，浙江 杭州 310028)

老年人隨著年齡的增加身體功能下降，包括神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、骨骼肌肉系統(tǒng)等方面，而精細(xì)動(dòng)作控制能力的減退是老年人中普遍存在的現(xiàn)象。手部精細(xì)動(dòng)作控制能力指?jìng)€(gè)體主要憑借手以及手指等部位的小肌或小肌群的運(yùn)動(dòng)，在感知覺、注意等心理活動(dòng)的配合下完成特定任務(wù)的能力，包括控制精細(xì)動(dòng)作的肌肉力量、動(dòng)作的靈活性及動(dòng)作的準(zhǔn)確度等，對(duì)個(gè)體適應(yīng)生存及實(shí)現(xiàn)自身發(fā)展具有重要的意義。老年人手部精細(xì)動(dòng)作控制能力在日常生活中發(fā)揮著重要的作用，老年人的手部精細(xì)動(dòng)作控制能力隨年齡的增加而減退，直接影響老年人的獨(dú)立生活能力和生活幸福感。對(duì)老年人精細(xì)動(dòng)作控制特征、機(jī)制、影響因素及研究手段相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行了總結(jié)。

1 老年人手部精細(xì)動(dòng)作控制機(jī)制探討

老年人手部精細(xì)動(dòng)作的執(zhí)行首先是通過視覺的反饋得到所需執(zhí)行的精細(xì)動(dòng)作的要求，將信息傳輸?shù)酱竽X中樞，大腦中樞將信息整合再通過神經(jīng)傳導(dǎo)到達(dá)手部肌肉，控制肌肉的收縮執(zhí)行精細(xì)動(dòng)作任務(wù)。老年人手部精細(xì)運(yùn)動(dòng)能力減退存在外周和中樞機(jī)制。中樞機(jī)制是指手部精細(xì)動(dòng)作的執(zhí)行受與運(yùn)動(dòng)相關(guān)腦區(qū)的指揮。老年人隨著年齡的增長(zhǎng)出現(xiàn)腦萎縮現(xiàn)象，老年人出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)功能障礙與腦萎縮相關(guān)，如運(yùn)動(dòng)控制的頂葉皮質(zhì)和額葉前皮質(zhì)、初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層、軀體感覺皮質(zhì)、感覺-運(yùn)動(dòng)區(qū)等〔1〕。小腦對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)間及運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性有重要的作用，隨年齡的增加出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)加速度減少的現(xiàn)象〔2〕。胼胝體控制雙手的協(xié)調(diào)性，在單手運(yùn)動(dòng)過程中起到同側(cè)運(yùn)動(dòng)皮層抑制的重要作用〔3〕，老年人相較于年輕人在執(zhí)行手部精細(xì)動(dòng)作時(shí)，胼胝體同側(cè)初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層的興奮性增加和皮層內(nèi)抑制減少〔4〕。外周機(jī)制是指老年人的運(yùn)動(dòng)缺失部分原因是由于外周結(jié)構(gòu)的改變，包括感受器、外周神經(jīng)、肌肉、關(guān)節(jié)等。這些結(jié)構(gòu)隨著年齡的增加而退化不可避免，老年人手部的關(guān)節(jié)靈活度下降，感受器和外周神經(jīng)的反應(yīng)能力和傳遞信息的能力下降，手部肌肉功能下降等。老年人手部精細(xì)運(yùn)動(dòng)能力下降的外周機(jī)制，表現(xiàn)為在執(zhí)行手部精細(xì)動(dòng)作時(shí)手部肌肉運(yùn)動(dòng)控制能力的下降。

2 老年人手部精細(xì)動(dòng)作控制特征

手部精細(xì)動(dòng)作控制能力是老年人的一個(gè)重要生理功能。隨著年齡的變化，老年人的整體身體素質(zhì)降低，手部精細(xì)動(dòng)作控制能力同樣是呈下降趨勢(shì)。抓握動(dòng)作作為手部最典型的精細(xì)動(dòng)作之一，是日常生活中涉及最多的精細(xì)運(yùn)動(dòng)。老年人存在以下抓握特征，在抓握易碎物體時(shí)，與年輕人相比，老年人的目標(biāo)加速度降低、運(yùn)動(dòng)時(shí)間增加、抓握產(chǎn)生的肌力增加、抓握與力的負(fù)荷的相關(guān)性下降〔5〕。與年輕人相比，老年人的手部精細(xì)動(dòng)作控制能力存在時(shí)間變異性和空間變異性〔6，7〕。時(shí)間變異性表現(xiàn)在隨著年齡的增加，老年人在執(zhí)行相同的精細(xì)運(yùn)動(dòng)任務(wù)時(shí)，運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間及相對(duì)的減速時(shí)間的變異性增加。空間變異性，表現(xiàn)在老年人手部精細(xì)動(dòng)作的軌跡不流暢、速度和準(zhǔn)確性下降，空間的協(xié)調(diào)性降低。Krampe〔8〕在研究中將老年人的精細(xì)運(yùn)動(dòng)分解為時(shí)間(規(guī)定的時(shí)間或間隔)、順序和運(yùn)動(dòng)執(zhí)行控制能力，且呈現(xiàn)隨年齡的增加而出現(xiàn)下降的狀態(tài)。

手部精細(xì)動(dòng)作控制能力很大程度上依賴于執(zhí)行精細(xì)運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)手部肌肉肌力的控制。與年輕人相比，老年人控制小關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)小肌群的肌力變異大，隨著年齡的增加而減退，Oliveira等〔9〕發(fā)現(xiàn)不管老年人還是年輕人手指伸展時(shí)所需的肌力比屈曲時(shí)所需的肌力大，但是老年人這種手指屈伸肌力差異性更大，日常操作任務(wù)中頻繁地做手指彎曲動(dòng)作使得老年人手指的屈曲獨(dú)立性更高，這里的獨(dú)立性是指老年人沒有執(zhí)行精細(xì)動(dòng)作任務(wù)的手指靠近執(zhí)行任務(wù)的手指比靠近無任務(wù)的手指時(shí)所需的肌力更大且不存在性別差異。快速的運(yùn)動(dòng)需要產(chǎn)生較大的肌力來完成，在執(zhí)行精細(xì)動(dòng)作任務(wù)時(shí)，運(yùn)動(dòng)速度的增加將導(dǎo)致精細(xì)動(dòng)作的精確度減低〔10〕。Christou等〔11〕研究表明老年人第一手骨背間肌隨意收縮產(chǎn)生的精細(xì)動(dòng)作的加速度存在波動(dòng)導(dǎo)致老年人手部精細(xì)動(dòng)作控制的精確度下降。而Aoki等〔12〕通過手指敲擊實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)老年人的手指敲擊能力的下降與老年人相關(guān)手指的最大手指等距收縮力減小的相關(guān)性較小。這表明手指肌力大不代表老年人的手部精細(xì)動(dòng)作運(yùn)動(dòng)控制能力強(qiáng)，需通過拮抗肌和主動(dòng)肌的協(xié)調(diào)才能達(dá)到速度-精確度的平衡。

3 精細(xì)動(dòng)作控制能力的影響因素

年齡是影響老年人手部精細(xì)動(dòng)作控制能力下降的主要因素，同時(shí)性別、認(rèn)知、老年疾病等因素對(duì)老年人的手部精細(xì)動(dòng)作控制能力同樣產(chǎn)生影響。Jimenez等〔13〕研究表明老年人的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)隨年齡的增加惡化，且受性別的影響，表現(xiàn)在老年人的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)中男性的速度明顯比女性要快。老年人隨著年齡的增長(zhǎng)而出現(xiàn)不同程度的認(rèn)知損傷，會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能的損傷。Yan等〔14〕研究表明，老年癡呆或者是輕度的認(rèn)知損傷者出現(xiàn)精細(xì)運(yùn)動(dòng)控制能力和協(xié)調(diào)特征的感知運(yùn)動(dòng)缺陷的惡化，表現(xiàn)為與健康的人相比，書寫運(yùn)動(dòng)的速度、運(yùn)動(dòng)曲線的平滑度、運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性和運(yùn)動(dòng)的持續(xù)性減退。偏癱和腦卒中在老年人中的發(fā)病率較高，運(yùn)動(dòng)功能障礙是常見的癥狀，包括手部精細(xì)動(dòng)作控制能力的損傷。而一些運(yùn)動(dòng)功能障礙類疾病也會(huì)影響手部精細(xì)動(dòng)作控制能力。

4 精細(xì)動(dòng)作控制能力的評(píng)價(jià)方法

精細(xì)動(dòng)作控制能力的評(píng)價(jià)方法較多，包括康復(fù)治療中精細(xì)運(yùn)動(dòng)能力評(píng)價(jià)量表、手指敲擊試驗(yàn)、圖像描繪法〔6，15，16〕、數(shù)據(jù)手套〔17～19〕、肌電圖等?？祻?fù)治療中精細(xì)運(yùn)動(dòng)能力評(píng)價(jià)量表是要求受試者轉(zhuǎn)移不同形狀的物體到特定的位置，該物體可以是長(zhǎng)方體、圓柱體、錐體物體、豆?fàn)畹刃螤?，大小不一，根?jù)所用時(shí)間將精細(xì)運(yùn)動(dòng)能力分為1～10級(jí)。該評(píng)價(jià)方法較簡(jiǎn)易，操作簡(jiǎn)便，對(duì)整個(gè)上肢的精細(xì)運(yùn)動(dòng)能力進(jìn)行整體的定量評(píng)價(jià)，但無法對(duì)手部的精細(xì)動(dòng)作進(jìn)行針對(duì)性評(píng)價(jià)，且受主觀因素影響較大。

手指敲擊試驗(yàn)可測(cè)量一定時(shí)間內(nèi)兩只或多只手指敲擊的頻率及準(zhǔn)確度，反映手指的精細(xì)動(dòng)作中手指的運(yùn)動(dòng)速度和定位能力。肌電圖測(cè)量在執(zhí)行手部精細(xì)動(dòng)作任務(wù)時(shí)手指掌側(cè)和背側(cè)的屈肌和伸肌的肌電活動(dòng)狀態(tài)，通過肌電振幅、平均功率頻率、電機(jī)械延遲時(shí)間等指標(biāo)來反映手指肌力和手部肌肉的反應(yīng)情況。手指敲擊試驗(yàn)和肌電圖測(cè)試這兩種方法，不能全面地反映手部精細(xì)運(yùn)動(dòng)能力，可作為評(píng)價(jià)的重要輔助工具。

圖像描繪法應(yīng)用較廣，是手部精細(xì)動(dòng)作控制能力測(cè)量的常用方法?？墒褂脡毫τ|筆、可觸摸屏畫板、計(jì)算機(jī)等工具，受試者按要求畫出圓圈、直線或字母等圖形，根據(jù)所畫圖形的軌跡流暢度、移動(dòng)的速度和運(yùn)動(dòng)的時(shí)間等指標(biāo)對(duì)手部精細(xì)動(dòng)作控制能力進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，但是不能對(duì)每根手指進(jìn)行單獨(dú)評(píng)價(jià)。

數(shù)據(jù)手套是一種被廣泛使用的傳感設(shè)備，手指關(guān)節(jié)處帶有感應(yīng)裝置，可感應(yīng)手指的運(yùn)動(dòng)變化。數(shù)據(jù)手套通過數(shù)據(jù)線連接到計(jì)算機(jī)上，手戴數(shù)據(jù)手套做精細(xì)動(dòng)作，在計(jì)算機(jī)屏幕上可顯示相應(yīng)的圖像變化。數(shù)據(jù)手套是與計(jì)算機(jī)中的一套軟件相匹配的，通過對(duì)數(shù)據(jù)手套系統(tǒng)中軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以通過設(shè)置不同情景和不同型號(hào)和形狀的物體設(shè)計(jì)各種精細(xì)動(dòng)作任務(wù)或者精細(xì)動(dòng)作控制的游戲，可以在虛擬世界中進(jìn)行物體抓取、轉(zhuǎn)移、定位等操作，并將手指和手掌伸屈時(shí)的各種姿態(tài)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳送給計(jì)算機(jī)。該評(píng)價(jià)方法使用的指標(biāo)包括在完成精細(xì)動(dòng)作時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)時(shí)間、運(yùn)動(dòng)軌跡、各個(gè)手指的活動(dòng)度及精細(xì)動(dòng)作操作績(jī)效等。數(shù)據(jù)手套是手部精細(xì)動(dòng)作控制能力的重要工具，能夠準(zhǔn)確記錄手指運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)對(duì)老年人手部的精細(xì)動(dòng)作進(jìn)行定量的分析，但是只能測(cè)量二維的手部精細(xì)動(dòng)作情況，攝像儀和方向傳感器的輔助可以彌補(bǔ)這個(gè)不足。

老年人的手部精細(xì)動(dòng)作控制能力可通過訓(xùn)練得到改善，對(duì)于老年人來說，由于手部精細(xì)動(dòng)作控制能力的下降引起的安全問題，在訓(xùn)練過程中應(yīng)注重提高老年人手部精細(xì)動(dòng)作控制的操作效率。在了解老年人已存在的精細(xì)運(yùn)動(dòng)能力的缺陷，針對(duì)性地設(shè)計(jì)精細(xì)動(dòng)作任務(wù)，使用數(shù)據(jù)數(shù)套或者研制出新的老年人用品對(duì)老年人手部精細(xì)動(dòng)作控制能力進(jìn)行訓(xùn)練，對(duì)預(yù)防和減緩老年人的手部精細(xì)運(yùn)動(dòng)能力的減退有重要的作用，可增強(qiáng)老年人的日常獨(dú)立生活能力并提高生活質(zhì)量。

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