基于fMRI技術(shù)探討太極拳運(yùn)動促進(jìn)認(rèn)知功能的研究綜述

龔肖奕 岳春林 李同洲

蘇州大學(xué)體育學(xué)院，江蘇 蘇州 215021

太極拳是一種傳統(tǒng)的中國氣功運(yùn)動，其特點(diǎn)是輕柔的身體運(yùn)動、冥想和呼吸。作為一種不接觸、中等強(qiáng)度、身心一體的運(yùn)動，太極拳在中國已經(jīng)流傳了幾百年，隨著生活水平的提高，太極拳作為中華民族的傳統(tǒng)文化被推廣和發(fā)揚(yáng)，以促進(jìn)普通大眾的健康。隨著社會的發(fā)展，以及在政治觀念、經(jīng)濟(jì)觀念、文化觀念和價值觀念上的變化，太極拳的生命力經(jīng)久不衰，其獨(dú)特的運(yùn)動方式以及其所蘊(yùn)含的哲學(xué)思想影響了越來越多的人，如今在價值層面上來看，它的健身價值也得到了更多的關(guān)注。[1]

功能磁共振成像技術(shù)（function Magnetic Resonance Imaging，fMRI）是一項以血氧水平依賴（Blood oxygen level dependent, BOLD）信號變化為依據(jù)，間接反映局部腦區(qū)神經(jīng)元功能活動的斷層成像技術(shù)。功能磁共振成像技術(shù)以其無輻射、高時空分辨率等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)等領(lǐng)域的科學(xué)研究及臨床診斷中?，F(xiàn)如今，功能磁共振成像技術(shù)常被用作探索太極拳可能對老年人、疾病患者等鍛煉者的認(rèn)知功能產(chǎn)生的積極影響。本文通過對近十年的與基于功能磁共振成像技術(shù)的太極拳促進(jìn)認(rèn)知功能的文獻(xiàn)研究，旨在從老年人、疾病患者群體的認(rèn)知功能研究出發(fā)，闡明現(xiàn)階段各方向的研究現(xiàn)狀，探究太極拳促進(jìn)認(rèn)知功能可能的機(jī)制，并綜合考慮功能磁共振成像技術(shù)在研究太極拳促進(jìn)認(rèn)知功能中的應(yīng)用提出合理的建議與展望。

1 基于fMRI的太極拳促進(jìn)老年人認(rèn)知功能的研究

隨著中國人口老齡化越來越嚴(yán)重，老年人的認(rèn)知功能隨年齡逐漸衰退這一問題也逐漸得到重視。太極拳以其獨(dú)有的特點(diǎn)，非常適合老年人在日常生活中修身、養(yǎng)身、健身。太極拳對老年人認(rèn)知功能影響的研究也因此成為熱潮，已有大量研究表明太極拳鍛煉會對老年人的記憶功能、執(zhí)行功能、注意功能等認(rèn)知功能產(chǎn)生積極影響。

記憶是指在認(rèn)知過程中，從外界獲得的信息、經(jīng)驗在大腦內(nèi)部存儲和提取的神經(jīng)活動過程，當(dāng)然也是人類認(rèn)知功能的核心部分。記憶功能的減弱被認(rèn)為是老年人認(rèn)知功能衰退的重要標(biāo)志，如刷新記憶的能力下降、記憶的總量減少等。越來越多的成像研究表明，認(rèn)知訓(xùn)練和鍛煉可能會引起大腦結(jié)構(gòu)和任務(wù)相關(guān)激活的變化，而太極拳鍛煉可能引起記憶提取過程中相關(guān)腦區(qū)的激活變化。Yin等發(fā)現(xiàn)太極拳鍛煉后老年人的額中回、額上回和小腦前葉的低頻波幅（fALFF）增強(qiáng)，表明太極拳鍛煉改善了大腦的工作記憶功能。同樣，梅劍等[2]也在橫斷實驗中發(fā)現(xiàn)了太極拳對左側(cè)額中回fALFF值的改善，即對老年人工作記憶能力的改善。針對相關(guān)腦區(qū)的低頻波幅的變化，Jing等也發(fā)現(xiàn)經(jīng)過太極拳干預(yù)的老年人在背外側(cè)前額葉皮層的慢5波段和低頻波段波幅增強(qiáng)，且這種大腦功能的增強(qiáng)與記憶功能改善呈正相關(guān)。除fALFF值的變化外，Jing等還發(fā)現(xiàn)太極拳練習(xí)可以增加海馬與內(nèi)側(cè)前額葉皮層之間的靜息態(tài)功能連接，且這種連通性的增強(qiáng)與老年人綜合記憶功能的改善顯著相關(guān)。針對局部一致性（ReHo）的變化，Yue等[3]發(fā)現(xiàn)老年人在經(jīng)過長期的太極拳練習(xí)后，在左內(nèi)側(cè)顳葉，特別是海馬和海馬旁回，以及梭狀回的區(qū)域ReHo顯著升高。而對于任務(wù)態(tài)功能磁共振的數(shù)據(jù)處理，在執(zhí)行n-back的任務(wù)時，發(fā)現(xiàn)太極拳鍛煉者在右側(cè)額極和額上回的腦活動減弱。

執(zhí)行功能是指在執(zhí)行認(rèn)知任務(wù)時，協(xié)調(diào)和控制認(rèn)知神經(jīng)活動的過程，包括抑制、轉(zhuǎn)換和刷新三個部分。研究者發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過太極拳練習(xí)，老年人與執(zhí)行功能有關(guān)的腦區(qū)的靜息態(tài)功能連接（rs-FC）有所改善，如：太極拳鍛煉者的內(nèi)側(cè)前額葉皮層和內(nèi)側(cè)顳葉之間的靜息態(tài)功能連接增強(qiáng)；右側(cè)前額葉皮層和尾狀核以及殼核之間的靜息態(tài)功能連接增強(qiáng)；背外側(cè)前額葉皮質(zhì)和前扣帶回皮層以及左側(cè)額上回之間的靜息態(tài)功能連接降低。除靜息態(tài)功能連接外，Zheng等發(fā)現(xiàn)太極拳影響了老年人顳中回和小腦后葉的局部一致性。在執(zhí)行Stroop任務(wù)的任務(wù)態(tài)功能磁共振研究中，Ana等發(fā)現(xiàn)太極拳鍛煉者的右膽堿內(nèi)皮層、枕外側(cè)皮層和枕極的激活程度減弱。這種激活程度的減弱，被認(rèn)為是太極拳鍛煉者在應(yīng)對高認(rèn)知負(fù)荷任務(wù)時所付出的更少努力，或僅需要更低的大腦激活水平，即可滿足在轉(zhuǎn)換任務(wù)中的需求，陳爽在長期練習(xí)太極拳的老年人的左側(cè)額中回、額上回和楔前葉同樣發(fā)現(xiàn)了激活程度減弱的現(xiàn)象，更加印證了這種觀點(diǎn)。

注意功能是一種意識的聚焦或集中的能力，是指認(rèn)知過程中，對一定對象以生動、清晰的方式進(jìn)行指向或集中。老年人在執(zhí)行注意任務(wù)時，往往激活額中回、額下回、輔助運(yùn)動區(qū)、頂下小葉等腦區(qū)，在進(jìn)行一段時間的太極拳聯(lián)系后，其左額上回、左額下回三角部、右角回、左頂葉下回顯著激活，且右側(cè)尾狀核激活水平顯著增加，左側(cè)顳上回激活水平下降。此外，長期的太極拳鍛煉還會增加楔前葉和枕中回的功能連接強(qiáng)度，并且更大程度的激活左側(cè)輔助運(yùn)動區(qū)和右側(cè)枕下回。在腦網(wǎng)絡(luò)水平上，太極拳練習(xí)使得雙側(cè)額定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)、前扣帶回—背側(cè)前額回—角回網(wǎng)絡(luò)的fALFF值降低。[4]Chen等創(chuàng)新性的引入體素鏡像同倫連接（VMHC）作為評價腦功能專門化的手段，發(fā)現(xiàn)太極拳鍛煉使得老年人在額中回的VMHC值降低，并發(fā)想太極拳訓(xùn)練時長與中央前回和楔前葉的VMHC值呈負(fù)相關(guān)。其中楔前葉在默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮著注意力轉(zhuǎn)移、記憶提取等多種高階認(rèn)知功能，太極拳訓(xùn)練中的冥想訓(xùn)練可以誘導(dǎo)楔前葉的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變，而該實驗證明了太極拳練習(xí)可能改變楔前葉中兩半球的功能整合。

除上述提到的認(rèn)知功能外，Yue等對比了太極拳與步行對老年人認(rèn)知功能的影響后發(fā)現(xiàn)長期的太極拳訓(xùn)練可以增加楔前葉和枕中回的功能練習(xí)，且在左側(cè)運(yùn)動輔助區(qū)和右側(cè)枕下回的活化程度高于步行帶來的影響。Liu等還發(fā)現(xiàn)了太極拳可以有減輕老年人的遺憾情緒，通過加強(qiáng)老年人額葉和紋狀體的功能連接性，促進(jìn)老年人的情緒調(diào)節(jié)。

2 基于fMRI的太極拳促進(jìn)疾病患者認(rèn)知功能的研究

太極拳融合了身心醫(yī)學(xué)的特點(diǎn)，體現(xiàn)了中醫(yī)“形神合一”的康復(fù)理論。由于速度慢，相對安全，特別適合老年人練習(xí)，已成為我國傳統(tǒng)的代表性練習(xí)之一。有豐富的臨床證據(jù)表明，太極拳運(yùn)動可以改善認(rèn)知功能，改善平衡，控制血壓，預(yù)防跌倒，提高生活質(zhì)量。

腦小血管病(Cerebral small vessel disease, CSVD)是指由各種小血管病理過程引起的涉及腦白質(zhì)和深部灰質(zhì)損害的一系列臨床、影像學(xué)和病理綜合征。CSVD的認(rèn)知功能障礙是最常見的認(rèn)知障礙之一，約30%-64%的CSVD患者存在不同程度的認(rèn)知損害。許多研究表明，運(yùn)動療法可以通過多種途徑刺激神經(jīng)元來增強(qiáng)大腦功能，從而改善認(rèn)知功能。然而，經(jīng)典的有氧訓(xùn)練主要通過保持運(yùn)動強(qiáng)度和改善心臟功能來改善認(rèn)知能力此外，高強(qiáng)度間歇運(yùn)動也會給CSVD患者帶來更大的風(fēng)險。太極拳由于其特殊的運(yùn)動強(qiáng)度與復(fù)雜的運(yùn)動訓(xùn)練和呼吸控制練習(xí)相結(jié)合而成為一種身心運(yùn)動療法。Zhong等[5]計劃利用太極拳對CSVD患者進(jìn)行干預(yù)，并使用功能磁共振成像技術(shù)對干預(yù)結(jié)果進(jìn)行判定，以測定太極拳對CSVD患者的認(rèn)知功能產(chǎn)生的影響。膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎（KOA）是一種高度流行的致殘關(guān)節(jié)疾病，對于其產(chǎn)生的疼痛，現(xiàn)階段的藥物干預(yù)并不能產(chǎn)生很好的效果或會產(chǎn)生極大的副作用，因此Liu等[6]使用探索運(yùn)動太極拳之一身心鍛煉作為疼痛管理的方法，發(fā)現(xiàn)背外側(cè)前額葉皮層與補(bǔ)充運(yùn)動區(qū)的靜息態(tài)功能連接下降，背外側(cè)前額葉皮層與前扣帶回皮層之間的靜息態(tài)功能連接增加，且干預(yù)產(chǎn)生的腦功能變化與實際疼痛變化之間存在正相關(guān)，證實了太極拳對于KOA患者疼痛調(diào)節(jié)產(chǎn)生的有利影響。重度抑郁是一種廣泛性和衰弱性的臨床疾病，與情緒相關(guān)的癥狀有關(guān)，對自我相關(guān)信息持續(xù)注意偏見。太極拳被認(rèn)為可以通過身心冥想運(yùn)動促進(jìn)活力感，以深呼吸來改善潛在的生理和心理失衡。Xu等[7]發(fā)現(xiàn)重癥抑郁患者在進(jìn)行太極拳干預(yù)后，自我報告的抑郁情緒下降，活力增加。并且通過神經(jīng)影像學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，抑郁情緒的降低與右前島葉、顳上回和尾狀核之間的靜息態(tài)功能連接增加相關(guān)；而活力感的增加與右后島葉和感覺運(yùn)動過程相關(guān)區(qū)域之間的靜息態(tài)功能連接增加相關(guān)。纖維肌痛是一種復(fù)雜的疾病，其特征是慢性和廣泛的肌肉骨骼疼痛。越來越多的證據(jù)表明，中樞神經(jīng)系統(tǒng)在纖維肌痛的病理中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，纖維肌痛患者的下丘腦內(nèi)側(cè)和與丘腦靜息態(tài)功能連接減少，而經(jīng)過太極拳干預(yù)后，纖維肌痛患者的丘腦與下丘腦內(nèi)側(cè)以及杏仁核的功能連接增強(qiáng)，并且伴有臨床癥狀的改善。