音樂融入太極拳整合鍛煉改善老年人執(zhí)行功能

劉 建， 涂青松， 巴長海

(1 湖北工業(yè)大學(xué)體育部， 湖北 武漢 430068；2 湖北工業(yè)大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院， 湖北 武漢 430068； 3 湖北工業(yè)大學(xué)校醫(yī)院， 湖北 武漢 430068)

1 問題的提出

老年執(zhí)行功能可塑性是老年健康的主要研究領(lǐng)域之一，據(jù)全國老齡辦2012《中國老齡事業(yè)發(fā)展報(bào)告》藍(lán)皮書指出，截至2011年底，我國老年人口數(shù)量達(dá)到1.94億，比上年增加891萬，占總?cè)丝诘?4.3%．目前，我國城鄉(xiāng)部分失能和完全失能老年人已經(jīng)超過3600萬，老年人的長期護(hù)理問題不僅是個(gè)人和家庭的麻煩，社會(huì)亦需要耗費(fèi)大量的人力、物力來進(jìn)行對(duì)老人的服務(wù)；如果能采用綜合運(yùn)動(dòng)鍛煉的方式，提高老年人執(zhí)行功能，縮短老年人傷殘期與需要依賴他人護(hù)理的時(shí)間，依靠促進(jìn)健康體能而不是依賴醫(yī)療護(hù)理對(duì)有效解決人口老齡化問題具有巨大的應(yīng)用價(jià)值．

2 老年執(zhí)行功能可塑性實(shí)證研究

執(zhí)行控制是指按特定目標(biāo)恰當(dāng)?shù)貓?zhí)行各種行為的能力．研究表明，老年人的執(zhí)行功能可以通過訓(xùn)練得以提高，甚至在一定程度上有所逆轉(zhuǎn)[1]．

“Li等人使用兩種難度水平的空間工作記憶任務(wù)進(jìn)行訓(xùn)練，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過45天的訓(xùn)練后，青年組和老年組在兩類訓(xùn)練任務(wù)上的成績(jī)均有所提高，其中老年組在正確率上提高了30%，在反應(yīng)時(shí)上改善了近一倍．”[2]“Brehmer等人發(fā)現(xiàn)經(jīng)過工作記憶訓(xùn)練后，老年組在任務(wù)相關(guān)腦區(qū)(額葉、頂葉、顳葉)的激活下降，表明訓(xùn)練可以改善老年組的腦功能及神經(jīng)效率．在這些研究中，訓(xùn)練所引起的腦區(qū)激活程度的改變都可發(fā)生在老年人最易出現(xiàn)萎縮的前額葉，說明在這些腦區(qū)出現(xiàn)的與年齡相關(guān)的腦功能衰退并不是年老化必然的進(jìn)程，可以通過訓(xùn)練有效地減緩或逆轉(zhuǎn)．”[3]

研究證實(shí)，“大腦皮層的結(jié)構(gòu)和功能并非一成不變，外界環(huán)境的各種刺激和體驗(yàn)在一定程度上影響著神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和功能取向．”[4]老年人能夠通過訓(xùn)練提高相應(yīng)的目標(biāo)能力，表明老年人執(zhí)行控制能力可通過認(rèn)知訓(xùn)練和身體鍛煉來改善；不同感覺模態(tài)刺激間聯(lián)系的改變，會(huì)影響神經(jīng)系統(tǒng)有效利用多感覺通道獲取行為和感覺的能力，如果多感覺刺激以整合鍛煉形式出現(xiàn)，或許能增強(qiáng)老年人剩余執(zhí)行功能的加工能力．

3 音樂太極拳整合鍛煉的含義及結(jié)構(gòu)

3. 1 整合鍛煉的含義

音樂加入太極拳鍛煉，必然使鍛煉效果錦上添花，“BradHagen等發(fā)現(xiàn)20位老人伴隨著音樂進(jìn)行10周柔韌性練習(xí)及有氧運(yùn)動(dòng)后，生活滿意度顯著提高，平衡能力、關(guān)節(jié)功能明顯改善，而且其效果優(yōu)于單純的身體鍛煉．”[5]

音樂融入太極拳整合鍛煉促進(jìn)老年人執(zhí)行能力可塑性變化，是對(duì)中華傳統(tǒng)養(yǎng)生鍛煉的繼承與發(fā)展，在太極拳鍛煉時(shí)配上音樂，要求練習(xí)者根據(jù)音樂節(jié)拍完成太極拳套路，以身體動(dòng)作響應(yīng)音樂速度、節(jié)奏、力度的變化，增進(jìn)感覺與肌肉控制能力，這種整合鍛煉更強(qiáng)調(diào)神經(jīng)對(duì)肌肉的快速調(diào)動(dòng)和協(xié)調(diào)能力；既要有調(diào)節(jié)肢體活動(dòng)的大腦顳葉運(yùn)動(dòng)區(qū)的激活，又要有協(xié)調(diào)精細(xì)動(dòng)作的小腦參與；以及主管視、聽、軀體感覺的大腦枕葉、顳葉、頂葉等諸多部位大腦皮層協(xié)調(diào)參與，與音樂活動(dòng)密切相關(guān)的丘腦、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等皮下中樞也要參與；通過多感覺通道以復(fù)合刺激提高聽覺、動(dòng)覺、平衡覺、軀體覺等知覺通道相應(yīng)大腦皮層功能區(qū)的神經(jīng)效能，使腦功能區(qū)的各神經(jīng)聯(lián)接通路形成條件反射，從而提高老年人認(rèn)知執(zhí)行神經(jīng)效率．

3.2 整合鍛煉的結(jié)構(gòu)

提高老年人執(zhí)行能力并非單一的一個(gè)感覺通路完成，往往需要多條感覺通路協(xié)同工作來實(shí)現(xiàn)；音樂融入太極拳整合鍛煉就是通過多感覺通道同步激活，促進(jìn)大腦信息加工容量與速度，使大腦能夠加工更復(fù)雜的信息；我們推測(cè)音樂太極拳整合鍛煉由聽覺反饋通路和肢體運(yùn)動(dòng)通路組成控制系統(tǒng)．

聽覺反饋通路：為了按照音樂節(jié)拍完成太極拳動(dòng)作，腦必須在聽覺與肢體運(yùn)動(dòng)之間建立關(guān)聯(lián)，并利用聽覺反饋與內(nèi)心體驗(yàn)不斷修正和完善動(dòng)作的輸出，展示出精確聽覺與運(yùn)動(dòng)關(guān)聯(lián)的神經(jīng)元激活．

運(yùn)動(dòng)通路：由感覺神經(jīng)元通過在脊髓內(nèi)與運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元直接形成突觸而構(gòu)成，來介導(dǎo)簡(jiǎn)單的反射，其主要功能是控制行為的習(xí)得和維持；同時(shí)，由運(yùn)動(dòng)皮層、小腦和基底神經(jīng)結(jié)中存在的神經(jīng)元來監(jiān)控和反饋調(diào)節(jié)動(dòng)作執(zhí)行的各個(gè)層次，來幫助塑造和告知運(yùn)動(dòng)狀況；大腦跨功能區(qū)協(xié)同作用和同步響應(yīng)整合兩條通路的信息，并產(chǎn)生將兩者的變化或運(yùn)動(dòng)加以聯(lián)系的知覺事件；促進(jìn)知覺和動(dòng)作的功能性加工，使認(rèn)知與行為保持連續(xù)性．

音樂融入太極拳整合鍛煉神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型：模型由一個(gè)加工層和一個(gè)能量庫層及執(zhí)行控制層組成(圖1)．

圖 1 音樂太極拳整合鍛煉大腦執(zhí)行系統(tǒng)能量模型圖

整合鍛煉神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行能量模型的一級(jí)水平包括聽覺反應(yīng)輸入、中央加工和運(yùn)動(dòng)反應(yīng)輸出．執(zhí)行能量模型的第二級(jí)水平由三個(gè)能量庫組成：?jiǎn)拘选⒍喔杏X整合和協(xié)調(diào)．第三級(jí)水平為執(zhí)行功能系統(tǒng)，努力編碼可以增加執(zhí)行能量，影響任務(wù)的操控；在這個(gè)系統(tǒng)中努力操作是執(zhí)行功能可塑性變化的關(guān)鍵．加工機(jī)制中聽覺反應(yīng)、中央加工和運(yùn)動(dòng)反應(yīng)三個(gè)階段與能量機(jī)制喚醒、多感覺整合和協(xié)調(diào)三種“能量庫”聯(lián)系緊密，同步激活，這些同時(shí)啟動(dòng)的加工過程和狀態(tài)因素整合起來，會(huì)影響到一個(gè)更高級(jí)的執(zhí)行功能控制系統(tǒng)的調(diào)整變化．

4 音樂太極拳整合的神經(jīng)機(jī)制

老年人的神經(jīng)系統(tǒng)會(huì)發(fā)生許多變化，包括感受器退化，中樞處理信息能力降低，神經(jīng)系統(tǒng)功能的衰退，又會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致全身各組織器官機(jī)能的衰退．“有研究提示隨著年齡的增長, 雖然感覺器官會(huì)衰退, 但對(duì)多感覺通路的充分利用可有效彌補(bǔ)感覺的衰減．”[6]劉強(qiáng)等研究顯示利用多種感覺通道信息(如:視覺、聽覺、嗅覺、觸覺等)對(duì)外部世界進(jìn)行感知，被試的判斷會(huì)更加準(zhǔn)確、響應(yīng)也會(huì)更快速，同時(shí)證實(shí)大腦存在專門加工多感覺信息的腦區(qū), 且該腦區(qū)只在多種感覺信息同時(shí)呈現(xiàn)時(shí)才被激活[7]．

聽覺與運(yùn)動(dòng)信息在大腦中的同步激活是音樂太極拳整合鍛煉的顯著特點(diǎn)；“Lugo等應(yīng)用跨模態(tài)的隨機(jī)共振理論擴(kuò)展多感覺整合的研究，他的實(shí)驗(yàn)用測(cè)量實(shí)驗(yàn)者腿部肌肉肌電圖EMG的方法來衡量人體的平衡能力，得到的肌電圖的信號(hào)強(qiáng)度越高，說明肌肉更多地參與了平衡的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，說明平衡能力越不穩(wěn)定，反之表明平衡能力好．結(jié)果顯示肌電圖的強(qiáng)度與聽覺噪聲的強(qiáng)度成U形曲線關(guān)系，說明在特定強(qiáng)度的聽覺噪聲下，人體的平衡能力得到增強(qiáng)．”[8]

“基于fMRI的研究發(fā)現(xiàn)，大腦的頂內(nèi)溝、頂下小葉、顳上回、腹后內(nèi)側(cè)核幾個(gè)區(qū)域只對(duì)同時(shí)呈現(xiàn)的多感覺刺激敏感，表現(xiàn)出跨模態(tài)信息整合的特性．”[9]“這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了大腦中有可能存在一些單獨(dú)的多感覺功能特異區(qū)，此區(qū)域的神經(jīng)元只接受同時(shí)輸入的多感覺刺激，而不能接受單一的感覺刺激；在跨模態(tài)隨機(jī)共振實(shí)驗(yàn)中，來自單感覺通道的信號(hào)既不能激活單感覺功能特異區(qū)也不能激活多感覺功能特異區(qū)，但當(dāng)信號(hào)和噪聲一同輸入到大腦時(shí)，在特定的噪聲強(qiáng)度下，首先激活了多感覺區(qū)域的神經(jīng)元，然后通過多感覺功能區(qū)到單感覺功能特異區(qū)的反饋又激活了單感覺功能特異區(qū)域，從而增強(qiáng)神經(jīng)信息的處理．”[10]

音樂融入太極拳整合鍛煉通過提高前額葉皮層注意執(zhí)行力度，增強(qiáng)多感覺協(xié)同運(yùn)動(dòng)神經(jīng)效率，“顳葉皮層代表所聽到的音樂，膝狀彎曲神經(jīng)核經(jīng)由腦干接力傳遞把輸入的有關(guān)節(jié)拍的信息發(fā)送到小腦，以便根據(jù)音樂節(jié)拍配以動(dòng)作；基底神經(jīng)節(jié)則負(fù)責(zé)對(duì)有韻律節(jié)奏動(dòng)作的選擇和組織，在聯(lián)系到身體知覺和運(yùn)動(dòng)參數(shù)方面則要涉及到丘腦；在扣帶運(yùn)動(dòng)區(qū)和運(yùn)動(dòng)輔助區(qū)域，需要對(duì)與肌肉組、收縮力量、起始位置和最終位置以及動(dòng)作方向相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行編碼，”[11]協(xié)調(diào)大腦對(duì)動(dòng)作的意圖進(jìn)行處理、對(duì)各種運(yùn)動(dòng)資源進(jìn)行分配(圖2)．

圖 2 音樂太極拳大腦多感覺協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)整合圖

在太極拳鍛煉中增加音樂元素更能改善神經(jīng)效率的原因可能是，特定的刺激建立了新的連接，按照音樂節(jié)拍進(jìn)行鍛煉，需要精細(xì)的信息加工能力，增加了大腦對(duì)時(shí)間信息的加工能力，信息加工能力增強(qiáng)必然通過增加相關(guān)神經(jīng)元數(shù)目、提高反應(yīng)增益來實(shí)現(xiàn)．

5 整合鍛煉改善執(zhí)行功能的研究范式

音樂太極拳整合鍛煉是否有效，可以采用執(zhí)行功能測(cè)驗(yàn)工具來檢驗(yàn)．以下的四個(gè)測(cè)驗(yàn)工具都是研究老年人執(zhí)行功能可塑性的經(jīng)典研究方式．

5.1 聽覺詞語學(xué)習(xí)測(cè)驗(yàn)的操作

采用郭起浩等編制能有效識(shí)別記憶減退的學(xué)習(xí)測(cè)驗(yàn)．步驟是：先播放12個(gè)詞語，請(qǐng)測(cè)試者聽完后立即回憶，然后連續(xù)學(xué)習(xí)并回憶3次，間隔5 min后，回憶剛才的12個(gè)詞語，再間隔20 min后，對(duì)12個(gè)詞語作自由回憶，前者稱作短延遲回憶，后者稱為長延遲回憶，最后一次的回憶為再認(rèn)，播放包含已經(jīng)測(cè)試過的詞語和其他詞語共24個(gè)詞語請(qǐng)測(cè)試者回答是否學(xué)習(xí)過，每次測(cè)試記下回憶中詞語次序和錯(cuò)誤詞語．

5.2 連線測(cè)驗(yàn)A和B

選用Halstead成套神經(jīng)心理測(cè)驗(yàn)中的一個(gè)分測(cè)驗(yàn)，連線測(cè)驗(yàn)A部分中有25個(gè)圓圈隨機(jī)分布在一張紙上，并寫上1—25個(gè)數(shù)字來標(biāo)記這些圓圈，測(cè)驗(yàn)時(shí)要求被試按照數(shù)字的大小順序?qū)@些圓圈依次連線．測(cè)驗(yàn)的B部分與A部分不同在于紙張上的圓圈同時(shí)用數(shù)字和字母標(biāo)記，數(shù)字從1—12，字母則從A—L，測(cè)試者要在數(shù)字和字母之間按照順序進(jìn)行聯(lián)接畫線，即：1——A、2——B、3——C……．做好A部分和B部分任務(wù)完成時(shí)間記錄工作，將完成B部分所用時(shí)間減去完成A部分所用時(shí)間，就是完成任務(wù)時(shí)注意轉(zhuǎn)換所用時(shí)間；該測(cè)驗(yàn)用于檢驗(yàn)老年人視覺掃描和書寫能力狀況，B部分的任務(wù)測(cè)試則反映老年人維持注意和認(rèn)知轉(zhuǎn)換能力狀況．

5.3 Stroop色詞測(cè)驗(yàn)

由A、B、C共3張卡片、每張卡片有50個(gè)字并分為4種顏色，測(cè)試時(shí)要求卡片A讀有顏色的字，卡片B只讀卡片上單純的顏色，卡片C則要求讀字的顏色而不是字本身；記錄下每次的正確數(shù)、耗時(shí)數(shù)、立即改正數(shù)和延遲改正數(shù)，該測(cè)驗(yàn)主要測(cè)試?yán)夏耆说膱?zhí)行控制功能．

5.4 威斯康星卡片分類測(cè)驗(yàn)

由紅色三角形，綠色五角星，黃色十字形和藍(lán)色圓形的四張模板以及128 張不同形狀、不同顏色、不同數(shù)量的卡片構(gòu)成；要求測(cè)試者根據(jù)四張模板對(duì)128 張卡片進(jìn)行歸類整理，記錄下每一次分類整理所做的正確數(shù)和錯(cuò)誤數(shù)；用記錄下的總反應(yīng)次數(shù)、正確反應(yīng)數(shù)、錯(cuò)誤反應(yīng)數(shù)、連續(xù)錯(cuò)誤數(shù)、維持定勢(shì)失敗數(shù)和正確分類組數(shù)來測(cè)試?yán)夏耆烁拍钚纬珊驼J(rèn)知能力現(xiàn)狀．

6 整合鍛煉改善執(zhí)行功能的研究展望

知覺和操作的聯(lián)結(jié)是大腦的主要機(jī)制，它們通過相互連接、相互投射信息和指令來調(diào)節(jié)機(jī)能；“利用多種感覺同步刺激訓(xùn)練可以有效地彌補(bǔ)因單一感覺皮層衰退引起的感覺缺陷，”[12]這種神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)部的多感覺同步激活促進(jìn)了神經(jīng)系統(tǒng)的整體反應(yīng)，能有效彌補(bǔ)老年人感覺的衰減，強(qiáng)化老年人衰退的大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，多感覺整合鍛煉及多感覺信息加工可塑性，為延緩衰老的研究開辟了一個(gè)激動(dòng)人心的領(lǐng)域，對(duì)健康老齡化具有深遠(yuǎn)的影響；未來研究應(yīng)對(duì)多感覺整合鍛煉方案的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)上投入更多的關(guān)注，使老年人可以從科學(xué)訓(xùn)練中有更多獲益．

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