老年女性的執(zhí)行功能與功能性體適能、體力活動水平關(guān)系的研究

丁翠萍，王竹影

（南京師范大學(xué)體育科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210097）

我國已步入“深度老齡化”社會，據(jù)統(tǒng)計，到2011年末，中國65歲以上老人已達(dá)1.23億，人口老齡化率高達(dá)9.13%，而預(yù)計到2030年，中國60歲及以上人口老齡化率將達(dá)到25%，65歲及以上老齡人口率將達(dá)14%[1]。人口老齡化會給社會、老年人及其家庭帶來了一系列嚴(yán)峻的問題，包括勞動力供給減少、養(yǎng)老服務(wù)需求增加、社會保障支出增大，等等。在老齡化進(jìn)程中，老年人的全身器官都會出現(xiàn)增齡性退化，而其中最明顯且對老年人影響最大的是認(rèn)知功能的老化。認(rèn)知老化如若得不到及時干預(yù)和防治，將會逐步發(fā)展成輕度認(rèn)知功能障礙和嚴(yán)重認(rèn)知功能障礙——阿爾茨海默病，嚴(yán)重影響老年人及其家庭生活，截至2008年,我國老年癡呆患者已達(dá)600～700萬人,約占全世界老年癡呆患者的四分之一[2]。

執(zhí)行功能（Executive Function，EF）被視為一種高級的認(rèn)知功能，包括抑制控制（Inhibition）、記憶刷新（Updating）和注意轉(zhuǎn)換（Switching）3個子功能，反映了監(jiān)控與管理基本心理功能的能力，其衰退較一般認(rèn)知能力更早且更明顯。老年人執(zhí)行功能下降會引起如記憶力下降、動作執(zhí)行控制能力低下、思維語言能力衰退以及生活自理能力差等問題，嚴(yán)重者發(fā)展為老年癡呆，降低老年人的生活質(zhì)量。目前認(rèn)為執(zhí)行功能的衰退是其他認(rèn)知功能衰退的主要原因[3]。體適能（Physical Fitness）是指人體具備充足的精力從事日常工作（學(xué)習(xí)）而不感到疲勞，同時有余力享受康樂休閑活動的樂趣，具備能夠適應(yīng)突發(fā)狀況的能力，是健康相關(guān)（Health-related）、競技相關(guān)（Skill-related）和代謝相關(guān)（Metabolic-related）多方面參數(shù)的綜合。功能性體適能是針對老年人提出的一項體適能，最早由美國體育界的健康、體育、舞蹈組織（AAHPERD）為了更加準(zhǔn)確科學(xué)地了解老年人的體適能狀況而專門提出。體力活動（Physical Activity，PA）不等同于體育鍛煉，它是任何由骨骼肌收縮引起的能量消耗高于休息狀態(tài)的身體活動，日常生活中的體力活動包含工作、家務(wù)勞動、體育鍛煉和娛樂活動等。

積極的體力活動能改善神經(jīng)系統(tǒng)功能，延緩認(rèn)知功能的增齡性退化，預(yù)防認(rèn)知障礙的發(fā)生[4]。而適度規(guī)律的體力活動也有助于提高老年人的體適能水平。但關(guān)于老年人體適能與認(rèn)知功能特別是執(zhí)行功能之間的關(guān)系，目前所知甚少，有必要作進(jìn)一步探討，為老年女性通過運(yùn)動干預(yù)改善體適能并延緩認(rèn)知老化提供依據(jù)。

1 對象與方法

1.1 測試對象 采用隨機(jī)抽樣及目的抽樣相結(jié)合的方法，選取南京市19個社區(qū)60歲以上的老年女性。納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡≥60歲，職業(yè)不限，受教育程度不限，無明顯試聽障礙，且無明顯已知的認(rèn)知功能障礙；沒有嚴(yán)重的腦部和軀體疾病，部分被試有高血壓或糖尿病等病史，但所患慢性病少于3種并且自述對生活沒有造成明顯影響，簡易精神狀態(tài)評價量表（MMSE）得分在24分以上，無明顯認(rèn)知缺損。最終進(jìn)入測試的老年人共計186人，其中29人因執(zhí)行功能測試中的stroop任務(wù)中的詞色判斷實(shí)驗正確率低于75%、1-back任務(wù)正確率低于80%、大小-奇偶混合判斷實(shí)驗正確率低于70%而被剔除，12人因未完成測試任務(wù)被剔除，最終獲得有效樣本145人。

依照WHO2000年對老年人年齡的劃分標(biāo)準(zhǔn)，將所有有效被試按實(shí)足年齡（被試測試年份減去出生年份）分為2組：年輕老人（60～74歲）和年老老人（75～82歲）。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻(xiàn)資料法 借助南京師范大學(xué)圖書館，通過中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)庫、超星數(shù)據(jù)庫、維普網(wǎng)、數(shù)字資源導(dǎo)航及百度學(xué)術(shù)等文獻(xiàn)檢索工具，檢索“認(rèn)知功能”“功能性體適能”“認(rèn)知功能與體力活動”“認(rèn)知功能與功能性體適能”“體力活動水平”“執(zhí)行功能”“執(zhí)行功能與體力活動”“執(zhí)行功能與功能性體適能”等關(guān)鍵詞，收集相關(guān)中外文獻(xiàn)132篇，為文章的撰寫提供文獻(xiàn)參考。

1.2.2 問卷調(diào)查法 通過隨機(jī)抽樣與目的抽樣相結(jié)合的方法，于2016年6月至2016年7月對南京市19個社區(qū)60周歲以上的老年女性進(jìn)行問卷調(diào)查，問卷填寫方法為一對一填寫，填寫完畢后由測試人員當(dāng)場回收保管。

問卷1為個人基本信息填寫。采集受試者的基本信息，包括年齡、學(xué)歷、職業(yè)、月收入、婚姻居住狀況、身體狀況自評、住宅地理區(qū)位等。實(shí)際發(fā)放問卷200份，回收190份，有效問卷190份。

問卷2為簡易精神狀態(tài)評價量表（MMSE），對測量對象的認(rèn)知狀況進(jìn)行評價，MMSE包括定向力、記憶力、注意力和計算能力、回憶能力以及語言能力5個方面，總分30分，本研究使用李格等人編著的中文版[5]。評分標(biāo)準(zhǔn)如下：1）認(rèn)知功能障礙：最高分為30分；分?jǐn)?shù)在27～30分為正常；分?jǐn)?shù)＜27分為認(rèn)知功能障礙；2）癡呆劃分標(biāo)準(zhǔn)：文盲≤17分；小學(xué)程度≤20分；中學(xué)程度（包括中專）≤22分；大學(xué)程度（包括大專）≤23分；3）癡呆嚴(yán)重程度分級：輕度MMSE≥21分；中度MMSE10～20分；重度MMSE≤9分。實(shí)際發(fā)放問卷200份，回收188份，有效問卷188份。

問卷3為國際老年人身體活動量表（PASE），對受試對象的體力活動進(jìn)行調(diào)查。計分方式有2種：一種為活動頻率（一周幾天）×活動時間（每天幾小時）÷7天×各項活動加權(quán)指數(shù)；另外一種是直接用各項目系數(shù)×權(quán)重相加求得PASE計分，總分范圍0～360分。本研究使用第1種計算方法，將所有受試者分為低體力活動水平組、中體力活動水平組以及高體力活動水平組。實(shí)際發(fā)放問卷200份，回收188份，有效問卷188份。

2.4.2 總RNA的提取 將“2.4.1”項下所得單核細(xì)胞樣品于室溫下放置，混勻，于室溫下靜置10 min，加入氯仿100 μL，混勻，于4 ℃下以10 000 r/min離心10 min。吸取上層水相至另一1.5 mL離心管中，加入3倍體積的異丙醇（4℃預(yù)冷）混勻，于4℃靜置20 min，以15 000 r/min離心15 min以沉淀RNA。吸棄上清液，沉淀用75%乙醇200 μL清洗1次，以15 000 r/min離心5 min，吸棄上清液，加入滅菌水（含0.1%DEPC）20 μL以溶解RNA，于－80℃凍存，備用。

1.2.3 測量法 應(yīng)用E-Prime2.0心理實(shí)驗設(shè)計軟件自行編制stroop任務(wù)、1-back任務(wù)和more-odd shifting任務(wù)，采用一對一單獨(dú)測試，分別測試?yán)夏耆藞?zhí)行功能的抑制、刷新、轉(zhuǎn)換功能。老年人功能性體適能測試參照Rikli& Jones[6]于1999年發(fā)布的老年人功能性體適能測試（SFT測試）方法，測試內(nèi)容包括6個方面，分別是上肢肌力、下肢肌力、上肢柔韌性、下肢柔韌性、敏捷及動態(tài)平衡能力和有氧耐力。有186人參與測試，最終完成測試任務(wù)并符合要求的測試對象共145人。

1.2.4 數(shù)理統(tǒng)計法 使用SPSS 22.0對實(shí)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。差異性比較采用單因素方差分析，相關(guān)分析控制變量后采用偏相關(guān)分析。

2 結(jié) 果

2.1 執(zhí)行功能的年齡特征

表1 不同年齡老年人執(zhí)行功能比較（±S）

表1 不同年齡老年人執(zhí)行功能比較（±S）

注：與75-82歲年齡組相比，*表示P＜0.05； **表示P＜0.01。

60-64（n=61） 268.54±42.86** 86.94±6.59** 141.74±89.16 65-69（n=33） 265.34±48.72** 85.40±8.42* 125.19±41.06**70-74（n=26） 269.13±45.59** 86.84±6.11** 135.42±66 75-82（n=25） 303.58±47.33 81.47±7.56 170.80±60.80

從表1可見，本研究中，年老老人（75～82歲）與年輕老人（60～74歲）相比，抑制控制和記憶刷新功能下降顯著，表明75歲之后的增齡性老化明顯加劇，而60～74歲之間執(zhí)行功能衰退并不明顯。

2.2 執(zhí)行功能和體力活動水平的關(guān)系

表2 不同體力活動水平老年人執(zhí)行功能狀況比較（±S）

表2 不同體力活動水平老年人執(zhí)行功能狀況比較（±S）

注：與低體力活動水平相比，*表示P＜0.05，##表示P＜0.01；與中體力活動水平組相比，△表示P＜0.05。

高體力活動水平（n=49）抑制控制 293.52±54 273.90±45.6* 258.16±35.50##記憶刷新 83.3±6.9 84.96±7.59 88.21±6.83△##注意轉(zhuǎn)換 154.65±59.78 133.51±52.28 141.83±97.55低體力活動水平（n=41）中體力活動水平（n=55）

從表2可見，中、高體力活動水平組老年人的抑制和刷新功能好于低體力活動水平組，同時高體力活動水平組老年人的刷新功能好于中體力活動水平組，轉(zhuǎn)換功能3組之間差異不顯著（P＞0.05）。

表3 執(zhí)行功能和功能性體適能的相關(guān)關(guān)系(r值)

3 討 論

老年人執(zhí)行功能的年齡特征分析顯示，隨著年老程度的加深，老年人的執(zhí)行功能出現(xiàn)不同程度的下降，其中抑制控制和記憶刷新功能的下降較為明顯。一般認(rèn)為，與大腦和神經(jīng)系統(tǒng)的生理功能關(guān)系密切的在新情景中加工新信息的能力（液態(tài)智力）到成年時達(dá)到高峰，隨年齡減退較早、較快，到60歲開始減退明顯；而與知識、文化和經(jīng)驗相關(guān)的已習(xí)得的心理能力（晶態(tài)智力）到成年后仍保持較好，到70歲后才緩慢減退[7-8]。相關(guān)研究認(rèn)為，增齡是引起認(rèn)知下降的最重要因素，隨著年齡的增加，與認(rèn)知相關(guān)的腦區(qū)中的腦白質(zhì)、腦灰質(zhì)等組織密度減小，從而引起認(rèn)知下降[9]。本研究發(fā)現(xiàn)，75歲以上老人的執(zhí)行功能衰退明顯加劇，這與前人的研究結(jié)果一致[10]。認(rèn)知功能損害隨著年齡的增長而逐漸明顯,尤其是75歲以上人群更加顯著,其原因可能與社區(qū)高齡老年人社會活動減少、機(jī)體多系統(tǒng)功能衰退、腦代謝降低以及身患慢性疾病有關(guān)[7，11，12]。

動物實(shí)驗研究證實(shí)，腦源性神經(jīng)生長因子（BDNF）、胰島素樣生長隱子（IGF-1）以及血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）等與認(rèn)知功能相關(guān)的物質(zhì)均出現(xiàn)隨年齡增長而釋放減少的現(xiàn)象[13-15]。

體力活動對于認(rèn)知功能的影響具有選擇性，相較于認(rèn)知功能的其他方面，執(zhí)行功能更易受體力活動影響[16-17]。本研究發(fā)現(xiàn)，參與測試的老年女性中，中、高體力活動水平的老年人其執(zhí)行功能的抑制功能的得分顯著高于低體力活動水平組，而中、高體力活動水平組間比較差異不顯著；其刷新功能的得分中，中、低體力活動水平組間比較差異不顯著，而高體力活動水平組與中、低體力活動水平組比較，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。除此以外，3組的轉(zhuǎn)換功能得分差異沒有統(tǒng)計學(xué)意義，可以看出，不同水平的體力活動對執(zhí)行功能的影響具有選擇性，抑制和刷新功能受體力活動水平的影響較大，轉(zhuǎn)換功能的影響較小，這說明執(zhí)行功能的3個子功能對體力活動水平的敏感性不同，轉(zhuǎn)換功能的敏感性較低。Kristian S F等經(jīng)過一系列篩選，最終選定282名平均年齡為73.1歲的無MCI和AD老年人進(jìn)行跟蹤研究，采用MRI技術(shù)分析腦白質(zhì)的增齡性退化過程以及應(yīng)用MMSE量表分析評價神經(jīng)心理狀況，3年后結(jié)果顯示，體力活動對執(zhí)行功能的影響最為顯著，這一研究同樣證實(shí)了體力活動對老年人認(rèn)知功能的長期影響[18]。體力活動越多的人越不容易患老年癡呆癥，經(jīng)常進(jìn)行低強(qiáng)度體力活動的老年人相比靜坐老年人具有更好的認(rèn)知功能[19-21]。研究認(rèn)為，體力活動改善老年人認(rèn)知功能的機(jī)制一是通過減少炎癥病變，二是通過促進(jìn)血管生成、增加大腦血流量、減少纖維蛋白的丟失等延緩神經(jīng)血管的衰退，三是增加海馬體積，減少突觸蛋白的丟失，從而促進(jìn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的重塑[22]。心肺能力與大腦白質(zhì)和灰質(zhì)密度的下降有關(guān)，而高心肺能力的老年人兩者密度下降較慢，體力活動可通過提高心肺適能從而提高老年人的認(rèn)知能力[23-24]。LTP是突觸可塑性的重要表現(xiàn)形式，是公認(rèn)的學(xué)習(xí)記憶活動細(xì)胞水平的生物學(xué)基礎(chǔ)，而腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）是誘發(fā)和維持LTP的重要信號分子。運(yùn)動可以增大海馬體積，促進(jìn)海馬區(qū)腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）在大腦特定區(qū)域的表達(dá)，從而改善認(rèn)知功能[25]。

對于體力活動水平與執(zhí)行功能關(guān)系的研究表明[26]，短時中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動干預(yù)能有效提高老年人抑制控制（Flanker 任務(wù)）能力，干預(yù)組P3電位潛伏期與控制組相比明顯縮短，而高強(qiáng)度體力活動易造成運(yùn)動疲勞而選擇性地?fù)p害執(zhí)行功能[27-28]。而本研究結(jié)果證實(shí)，高體力活動水平不會損害老年人認(rèn)知功能，反而有助于其具備更好的執(zhí)行功能,長期高度活躍的體力活動使老年人大腦額區(qū)皮層的執(zhí)行控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的激活速度快，對沖突信息的識別效率高，占用的認(rèn)知資源少，從而在反應(yīng)行為上體現(xiàn)為更強(qiáng)的速度優(yōu)勢[29]。類似研究也證實(shí)，每周從事90min中等強(qiáng)度及以上體力活動對老年人的認(rèn)知功能有改善作用[30]。

另外體力活動對執(zhí)行功能的影響可能與運(yùn)動類型有關(guān)，研究發(fā)現(xiàn)，太極拳運(yùn)動和有氧運(yùn)動對執(zhí)行功能的影響較為明顯，而力量練習(xí)對于執(zhí)行功能的改善不明顯[31-32]。神經(jīng)電生理和影像學(xué)技術(shù)表明，前額葉是執(zhí)行功能重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，積極參與有氧運(yùn)動可增加老年人前額葉背側(cè)和頂葉腦區(qū)域激活度，Venkatraman[33]等干預(yù)研究進(jìn)一步證實(shí)，與控制組相比，1年步行干預(yù)（每周步行150min以上）顯著提高了老年組被試Digit Symbol Substitution任務(wù)準(zhǔn)確率，且與左側(cè)額中回和右側(cè)頂葉皮層的激活呈顯著正相關(guān)，同時積極體力活動組被試額區(qū)前帶扣皮層產(chǎn)生的錯誤相關(guān)負(fù)電位ERN振幅降低[34-35]。但本研究發(fā)現(xiàn)，肌肉力量與執(zhí)行功能的相關(guān)性較大，其原因可能是力量素質(zhì)好的老年人多為年輕老人，其認(rèn)知水平總體較高。

有研究者在控制人口學(xué)變量后發(fā)現(xiàn)，高體適能者的海馬體積更大，空間記憶表現(xiàn)更好，而體適能的積極改變與額葉和顳葉的腦白質(zhì)完整性增加以及短時記憶密切相關(guān)，而在控制了體適能變量以后，腦白質(zhì)完整性與短時記憶不相關(guān)[36]。提示體適能水平可能是影響老年人認(rèn)知功能的重要因素。

本研究顯示，老年人功能性體適能測試中的6項身體素質(zhì)都與認(rèn)知功能有相關(guān)關(guān)系，并且上肢肌肉力量與柔韌性與認(rèn)知功能的相關(guān)性大于下肢，原因可能是上肢更靠近大腦，并且上肢經(jīng)常需要做更多的精細(xì)運(yùn)動，需要更好的神經(jīng)調(diào)控，從而能促進(jìn)相關(guān)腦區(qū)神經(jīng)的激活，而下肢此類運(yùn)動相對較少。而一項應(yīng)用腦成像技術(shù)研究拍手、握拳松拳、雙手連續(xù)手指反轉(zhuǎn)對大腦皮質(zhì)激活的影響的結(jié)果證實(shí)拍手運(yùn)動對認(rèn)知正常老年人的整個大腦功能反應(yīng)區(qū)影響最大，其中拍手運(yùn)動對運(yùn)動系統(tǒng)區(qū)、前運(yùn)動系統(tǒng)區(qū)改變較大，雙手連續(xù)手指反轉(zhuǎn)對前額葉區(qū)改變較大[37]。另外，靈敏性與認(rèn)知功能的相關(guān)系數(shù)較高，好的靈敏性需要復(fù)雜的神經(jīng)支配，調(diào)查中得知，靈敏性好的老年人可能具有較好的運(yùn)動習(xí)慣，運(yùn)動可能促進(jìn)了靈敏素質(zhì)的保持，并有部分老年人參加太極劍等社團(tuán)，可能與此類運(yùn)動能改善柔韌性、靈敏性有關(guān)。而相關(guān)研究也發(fā)現(xiàn)，太極拳運(yùn)動能有效改善老年人的執(zhí)行功能、記憶功能、注意功能和全腦認(rèn)知功能[38]。太極拳形式復(fù)雜多變，運(yùn)動過程能夠像認(rèn)知訓(xùn)練一樣，刺激中樞神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性，改善大腦結(jié)構(gòu)和功能。相比僅僅是單一動作反復(fù)重復(fù)的拉伸訓(xùn)練、力量訓(xùn)練，像舞蹈、雜技等伴有新技能學(xué)習(xí)的活動，對改善海馬區(qū)、枕顳葉灰質(zhì)等腦區(qū)的容積更顯著[39]。除此以外，靈敏性好的老年人多是年輕老年人，其認(rèn)知功能高于年老者也是可能的原因。后續(xù)將會針對這一發(fā)現(xiàn)做深入研究。

有研究者證實(shí)，高有氧適能的老年人在減少注意力分散方面往往有更好的表現(xiàn)，并且表現(xiàn)出和年輕人相似的fMRI激活模式[40]。已知老年人認(rèn)知功能的退化與相關(guān)的腦區(qū)白質(zhì)和灰質(zhì)密度及數(shù)量減少有關(guān)，而有氧運(yùn)動能顯著增加這些腦區(qū)的神經(jīng)結(jié)構(gòu)數(shù)量，并通過增加大腦中BDNF水平來改善認(rèn)知。有氧運(yùn)動對認(rèn)知功能尤其是執(zhí)行功能的促進(jìn)作用是目前研究較多的方面，這也提示高有氧適能的老年人可能具有更好的執(zhí)行能力。研究認(rèn)為，腦神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺和去腎上激素是影響認(rèn)知的重要神經(jīng)物質(zhì)，有氧運(yùn)動可引起大腦多巴胺和去腎上腺激素等神經(jīng)遞質(zhì)水平的增加，這兩種物質(zhì)可激發(fā)大腦神經(jīng)活性，從而改善認(rèn)知[41]。

運(yùn)動協(xié)調(diào)能力、移動速度與認(rèn)知功能有著極強(qiáng)的相關(guān)性。在跌倒風(fēng)險指數(shù)較高的老年人中研究發(fā)現(xiàn)，身體活動能力下降的同時伴有認(rèn)知的衰退。相較于認(rèn)知功能的其他方面，執(zhí)行功能的衰退最為明顯[42]，易跌倒老人的平衡能力必然下降，上述研究提示平衡能力和認(rèn)知功能之間存在關(guān)聯(lián)。實(shí)驗研究和臨床證據(jù)都表明大腦前庭尤其是額前區(qū)是保證動作協(xié)調(diào)控制的重要區(qū)域，也是與執(zhí)行功能相關(guān)的區(qū)域，這可能也是運(yùn)動速度、平衡能力和靈敏性與認(rèn)知功能相關(guān)的原因[43]。韓國學(xué)者Jeong-Deok Ahn等人通過對108名平均年齡為74.4歲的老年男性和304名平均年齡為73.1歲的老年女性共412名受試者進(jìn)行認(rèn)知測驗和體適能測試，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)和多重回歸分析，結(jié)果表明，老年人功能性體適能中的上肢柔韌性、上肢肌力、下肢柔韌性、下肢肌力以及敏捷動態(tài)平衡能力、有氧耐力各項素質(zhì)均與認(rèn)知功能有統(tǒng)計學(xué)意義上的相關(guān)性,并且靈敏性和有氧耐力是老年人認(rèn)知功能的獨(dú)立影響因素[44]。這一結(jié)果也在此次研究中得到證實(shí)，靈敏性、肌肉力量以及有氧耐力與執(zhí)行功能的相關(guān)性更大。

4 結(jié) 論

1）與60～74歲的年輕老人相比，75歲以上年老老人的執(zhí)行功能明顯下降，尤其表現(xiàn)為抑制控制和記憶刷新功能的減退。

2）中、高水平體力活動組的老年人具有更好的抑制功能，高水平體力活動組的老年人的刷新功能顯著優(yōu)于中等及低水平組，表明老年人可以通過增加體力活動水平來延緩認(rèn)知老化速度。

3）老年人功能性體適能與執(zhí)行功能顯著相關(guān)，其中有氧耐力、肌肉力量和靈敏性等素質(zhì)與執(zhí)行功能的相關(guān)性更大，提示老年人可以通過提高有氧耐力、增強(qiáng)肌肉力量以及靈敏性鍛煉來提高執(zhí)行功能。

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