太極拳的功能性磁共振成像研究進(jìn)展與思路探討

張勇，呂迪陽，李匡時，孫伊婷，李宗衡

作者單位：

北京中醫(yī)藥大學(xué)東直門醫(yī)院康復(fù)科，北京 100700

太極拳是中華民族寶貴的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，是古代導(dǎo)引吐納、易經(jīng)陰陽、中醫(yī)經(jīng)絡(luò)等多個傳統(tǒng)文化元素的完美融合。太極拳通過對形、神、意、氣的綜合訓(xùn)練，從而達(dá)到強(qiáng)身健體，促進(jìn)生理和心理功能改善的良好療效[1]。近年來，國內(nèi)外學(xué)者從武術(shù)學(xué)、養(yǎng)生學(xué)、心理學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)等多個角度對太極拳進(jìn)行了全面分析研究[2]。在太極拳的臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用方面，也涌現(xiàn)出了大量的研究報告和文獻(xiàn)綜述，內(nèi)容涉及骨關(guān)節(jié)[3]、內(nèi)分泌[4]、呼吸[5]、循環(huán)[6]、中樞系統(tǒng)[7]等各個系統(tǒng)的常見疾病。尤其是國際頂級醫(yī)學(xué)期刊《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》發(fā)表了太極拳干預(yù)治療纖維肌痛[8]和帕金森氏病[9]的研究報道之后，太極拳的臨床應(yīng)用價值得到了業(yè)內(nèi)學(xué)者的廣泛關(guān)注與認(rèn)可。

在臨床研究的同時，學(xué)者也開始借助現(xiàn)代科技對太極拳背后的效應(yīng)機(jī)制進(jìn)行深入分析。既往學(xué)者從神經(jīng)電生理、腦功能、生物力學(xué)等多個角度探討了太極拳相關(guān)的效應(yīng)機(jī)制，并取得了初步進(jìn)展[10]。在太極拳相關(guān)的腦功能機(jī)制方面，得益于近年來功能性磁共振成像(functional MRI，fMRI)技術(shù)的快速發(fā)展，一系列高質(zhì)量的研究成果相繼發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊上。筆者擬對太極拳的功能性磁共振成像研究進(jìn)展進(jìn)行綜述分析，借以探討太極拳相關(guān)的腦功能效應(yīng)機(jī)制，為后續(xù)開展更深入的研究提供思路支持。

1 橫斷面的功能性磁共振成像研究進(jìn)展

既往國內(nèi)外學(xué)者開展了大量的功能性磁共振成像研究，通過對研究成果的深入分析和解讀，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為一種特定的疾病狀態(tài)或一種特定的運(yùn)動或感覺的反復(fù)刺激，能夠產(chǎn)生相應(yīng)的腦功能變化[11-12]。例如偏頭痛患者長期反復(fù)的疼痛刺激，會使得多個與感覺和疼痛相關(guān)的腦區(qū)和腦網(wǎng)絡(luò)的功能減低[13]；中風(fēng)病患者的疾病狀態(tài)也會產(chǎn)生相應(yīng)的腦功能變化[14]；中醫(yī)的針灸刺激也被證實能夠產(chǎn)生特定的中樞效應(yīng)[15]?；谶@樣的前提，太極拳作為一種能夠提高平衡、認(rèn)知等多種能力的特殊運(yùn)動，在長期練習(xí)太極拳的健康人群中也必然能夠找到與之相對應(yīng)的腦功能變化。基于這樣的假說，學(xué)者將長期練習(xí)太極拳的健康人群作為研究對象，采用橫斷面的研究方式，應(yīng)用功能性磁共振成像技術(shù)探討長期練習(xí)太極拳帶來的中樞效應(yīng)。

中國科學(xué)院心理研究所的Wei等[16-18]開展的太極拳的功能性磁共振成像研究，采用了橫斷面研究方式，以長期練習(xí)太極拳的受試者為研究對象，以匹配的健康受試者為對照，兩組分別行進(jìn)行功能性磁共振成像掃描后對比分析。該項研究納入了22名長期練習(xí)太極拳的受試者[男性7名，女性15名，年齡(52±6)歲，太極拳練習(xí)年限(14±8)年]。通過與18名健康受試者的功能性磁共振成像數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)，太極拳組受試者右側(cè)大腦半球的中央前回、腦島、額中回以及左側(cè)大腦半球的顳上回、枕顳中回、舌回等腦區(qū)的皮質(zhì)厚度明顯厚于健康對照組[16]。且左側(cè)枕顳中回和舌回皮質(zhì)的厚度與太極拳練習(xí)的強(qiáng)度顯著正相關(guān)。研究者據(jù)此推測長期練習(xí)太極拳能夠引起局部的大腦皮質(zhì)功能變化，這些神經(jīng)功能的變化與冥想和有氧運(yùn)動等產(chǎn)生的變化具有一定的相似性[16]。進(jìn)一步分析研究[17]表明，太極拳組受試者右側(cè)中央后回的功能同質(zhì)性增強(qiáng)，左側(cè)前扣帶回和背外側(cè)前額葉皮層的功能同質(zhì)性減低。研究者推測功能同質(zhì)性的增強(qiáng)是大腦整合能力的提升，功能同質(zhì)性的減低是大腦精細(xì)分化的表現(xiàn)。這些變化為從腦功能可塑性層面探討太極拳促進(jìn)老年人行為和意識的改變提供了潛在可能[17]。后續(xù)從部分低頻振幅角度的分析研究[18]表明，太極拳組受試者的雙側(cè)額頂葉網(wǎng)絡(luò)、默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)、背側(cè)額前角回網(wǎng)絡(luò)的部分低頻振幅減低，且額頂葉網(wǎng)絡(luò)和默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)的功能連接度與認(rèn)知等行為學(xué)評分具有顯著相關(guān)性，從腦網(wǎng)絡(luò)連接層面對太極拳這種身心訓(xùn)練的腦功能機(jī)制進(jìn)行了解讀[18]。

華東師范大學(xué)也開展了太極拳的橫斷面功能性磁共振成像研究[19-21]，該研究納入了26名長期練習(xí)太極拳的老年人健康受試者[男性8名，女性18名，年齡(65.2±2.3)歲，太極拳練習(xí)年限(10.4±5.5)年]，以人口學(xué)信息匹配的26名健康受試者作為對照。功能性磁共振的研究結(jié)果顯示，太極拳組受試者相較于對照組受試者在背外側(cè)前額葉皮層與額中回的靜息態(tài)功能連接度減弱。且腦區(qū)功能連接度的減弱與五因素正念度量表評分以及情緒控制能力的提升顯著相關(guān)[19]。低頻振幅分析的結(jié)果也呈現(xiàn)類似的相關(guān)性[20]?；屹|(zhì)體積的研究結(jié)果證實太極拳組受試者的丘腦和海馬的灰質(zhì)體積比健康受試者增大，同時也表現(xiàn)出正向的相關(guān)性[21]。研究者推測，長期練習(xí)太極拳能夠通過減低執(zhí)行控制網(wǎng)絡(luò)的腦區(qū)功能連接度同時提高腦區(qū)灰質(zhì)體積來調(diào)節(jié)改善練習(xí)者的判斷能力和情緒控制能力。

山東醫(yī)學(xué)科學(xué)院的Yao等[22]開展的功能性磁共振研究納入了20名長期練習(xí)太極拳的受試者[太極拳練習(xí)年限(8.45±5.1)年]，與25名匹配的健康受試者為對照，兩組分別進(jìn)行擴(kuò)散張量功能成像，借以對比分析腦白質(zhì)的部分各向異性值。結(jié)果表明太極拳受試者組在胼胝體壓部的部分各向異性值顯著高于對照組，并且與太極拳的練習(xí)時間和熟練程度呈現(xiàn)正相關(guān)。研究者推測，太極拳能夠通過改善大腦白質(zhì)來延緩腦組織的老年退行性改變。

2 病例對照的功能性磁共振成像研究進(jìn)展

對長期練習(xí)太極拳的健康人群進(jìn)行橫斷面的功能性磁共振成像研究，表達(dá)的是太極拳長期累計效應(yīng)在中樞腦功能層面的反應(yīng)。另有學(xué)者開展了病例對照研究以探討太極拳短期干預(yù)產(chǎn)生的腦功能變化。以沒有太極拳練習(xí)經(jīng)歷的健康人群為研究對象，分別接受太極拳和對照干預(yù)，在干預(yù)前后分別進(jìn)行功能性磁共振成像，通過功能影像結(jié)果對比并與行為學(xué)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，來解讀短期練習(xí)太極拳產(chǎn)生的中樞腦功能變化。

中國科學(xué)院心理研究所進(jìn)行的太極拳相關(guān)的功能性磁共振成像研究，將太極拳訓(xùn)練、認(rèn)知功能訓(xùn)練、團(tuán)體心理咨詢作為一套組合身心干預(yù)措施，以健康知識講座為對照進(jìn)行對比分析。該項研究共納入試驗組受試者17名[男性9名，女性8名，年齡(68.7±5.7)歲]，對照組受試者17名[男性11名，女性6名，年齡(71.7±4.0)歲]。兩組受試者按照分組不同分別接受6周的相應(yīng)干預(yù)，并分別在干預(yù)前后進(jìn)行功能性磁共振成像掃描。研究結(jié)果表明，試驗組受試者在內(nèi)側(cè)前額葉皮層和顳葉的靜息態(tài)功能連接度顯著增強(qiáng)，并且功能連接度的增強(qiáng)與認(rèn)知行為能力的變化呈正相關(guān)[23]。低頻振幅分析的結(jié)果則表明，試驗組受試者在額中回、額上回、小腦前葉等腦區(qū)的低頻振蕩分?jǐn)?shù)值顯著提升[24]。血氧信號的對比證實，試驗組受試者在顳上回、顳中回、小腦后葉等腦區(qū)的信號明顯增強(qiáng)[25]。由于額葉皮層、顳葉、小腦是老年性退變的主要腦區(qū)，研究者借此推測包含太極拳訓(xùn)練在內(nèi)的組合身心干預(yù)措施可能通過增強(qiáng)相關(guān)腦區(qū)功能的形式來提高認(rèn)知能力，進(jìn)而起到延緩大腦的衰老的作用。

福建中醫(yī)藥大學(xué)也進(jìn)行了太極拳相關(guān)的功能性磁共振成像研究[26-30]，將符合標(biāo)準(zhǔn)的老年人分為太極拳組[男性13名，女性8人，年齡(62.4±4.8)歲]、八段錦組[男性9名，女性6名，年齡(62.3±3.9)歲]和健康宣教對照組[男性19名，女性6名，年齡(59.8±4.8)歲]，在12周的干預(yù)治療前后分別進(jìn)行記憶量表評測和功能性磁共振成像掃描，進(jìn)而對比分類各組之間的差異。韋氏記憶量表評測結(jié)果顯示，太極拳組和八段錦組受試者12周干預(yù)后，記憶評分均顯著優(yōu)于對照組。靜息態(tài)功能連接度的分析結(jié)果表明，太極拳組和八段錦組受試者在12周干預(yù)之后，前額葉皮層和雙側(cè)海馬的功能連接度顯著增強(qiáng)[26]。多頻段部分低頻振幅分析的結(jié)果顯示，太極拳組和八段錦組受試者的前額葉皮層在多個頻段內(nèi)呈現(xiàn)增強(qiáng)趨勢[27]。以上功能增強(qiáng)都與記憶評分的改善呈正相關(guān)。皮層灰質(zhì)體積研究[28]和默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)功能連接度的研究[29]也得到類似結(jié)果。研究者據(jù)此推測這些腦功能的增強(qiáng)是太極拳和八段錦預(yù)防記憶功能減退的中樞機(jī)制所在。后續(xù)以背外側(cè)前額葉皮層為種子點(diǎn)進(jìn)行的關(guān)聯(lián)分析證實，太極拳組和八段錦組受試者背外側(cè)前額葉皮層與顳葉皮層和扣帶回的靜息態(tài)功能連接度減弱，且減弱程度與記憶評分呈負(fù)相關(guān)[30]。研究者認(rèn)為這是各個腦區(qū)功能獨(dú)立化的表現(xiàn)，也是對太極拳和八段錦預(yù)防衰老性記憶功能減退的一種機(jī)制解讀。

臺灣學(xué)者Wu等[31]開展的功能性磁共振成像研究，對比分析了16名太極拳組受試者[男3名，女13名，年齡(64.9±2.8)歲]和15名健康對照組受試者[男0名，女15名，年齡(64.9±3.2)歲]。太極拳組受試者每周進(jìn)行3次訓(xùn)練，每次60 min，對照組受試者僅進(jìn)行兩周一次的電話咨詢，在12周干預(yù)前后分別進(jìn)行功能性磁共振成像掃描并對比分析。結(jié)果表明，太極拳組受試者任務(wù)轉(zhuǎn)換速率更快，錯誤率更低，在任務(wù)轉(zhuǎn)換等情況下前額葉皮層的激活程度更高，說明練習(xí)太極拳能夠提高老年人前額葉等腦區(qū)的工作效率。

3 太極拳的功能性磁共振成像研究思路探討

太極拳相關(guān)的功能性磁共振成像研究已經(jīng)取得初步成果，并且在國際學(xué)術(shù)期刊發(fā)表一系列高水平論文。學(xué)者們的既往研究應(yīng)用腦區(qū)激活、腦區(qū)功能連接度、腦網(wǎng)絡(luò)功能連接度、部分各向異性、低頻振幅、灰質(zhì)白質(zhì)體積等多種角度對功能影像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，證實太極拳能夠在前額葉皮層、顳葉、海馬、小腦、丘腦、胼胝體等多個腦區(qū)和腦組織產(chǎn)生正向的增強(qiáng)效應(yīng)。由于分析方法的不同，這些正向增強(qiáng)效應(yīng)體現(xiàn)為激活增強(qiáng)、功能連接度增強(qiáng)、體積增大、部分各向異性數(shù)值增大等多種形式。并且這些影像學(xué)數(shù)據(jù)的變化與多個臨床量表的評測結(jié)果呈現(xiàn)正相關(guān)。這些研究結(jié)果在一定程度上能夠相互印證，共同闡釋太極拳提高認(rèn)知、控制等多種能力的中樞效應(yīng)機(jī)制，也為太極拳延緩大腦衰老的退行性改變提供了腦功能層面的證據(jù)支持。

值得注意的是，在正向增強(qiáng)效應(yīng)的同時，學(xué)者們也觀測到了部分腦功能的減低表現(xiàn)。例如，在長期練習(xí)太極拳的健康受試者中，左側(cè)前扣帶回和背外側(cè)前額葉皮層的功能同質(zhì)性減低[17]，背外側(cè)前額葉皮層與額中回的靜息態(tài)功能連接度減低[19]，雙側(cè)額頂葉網(wǎng)絡(luò)、默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)、背側(cè)額前角回網(wǎng)絡(luò)的部分低頻振幅值減低[18]。以及太極拳干預(yù)組的背外側(cè)前額葉皮層與顳葉皮層和扣帶回的靜息態(tài)功能連接度減弱[30]。對于這些減低效應(yīng)，學(xué)者們分析認(rèn)為這是各個腦區(qū)和腦網(wǎng)絡(luò)功能進(jìn)一步精細(xì)分化和功能獨(dú)立的體現(xiàn)。在后續(xù)開展的深入研究中，有必要進(jìn)一步分析這些減低效應(yīng)的內(nèi)涵所在，以全面的闡釋和解讀太極拳產(chǎn)生的腦功能效應(yīng)。

為了更全面地分析腦功能層面的效應(yīng)機(jī)制，學(xué)者多采用將影像學(xué)結(jié)果與量表或行為學(xué)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析的研究方法。這樣能夠?qū)⒍哂袡C(jī)結(jié)合，揭示中樞變化與外周表現(xiàn)的關(guān)系。后續(xù)的研究中，可以引入一些更加客觀和量化的評價指標(biāo)，例如實驗室檢查指標(biāo)、運(yùn)動力學(xué)檢查數(shù)據(jù)、神經(jīng)電生理檢查指標(biāo)等。這些客觀數(shù)據(jù)的引入能夠避免因為量表和行為學(xué)評價而帶來的主觀偏倚因素的影響，使得研究結(jié)果更具有說服力和公信度。

樣本量偏小一直是功能性磁共振成像研究的一個不容忽視的重要問題。但是目前業(yè)內(nèi)尚沒有形成功能性磁共振成像研究的樣本量計算方案。隨著近年來相關(guān)研究的不斷深入，越來越多的功能性磁共振成像研究開始依托臨床隨機(jī)對照研究展開，例如成都中醫(yī)藥大學(xué)Zhao等[32]開展的針灸治療偏頭痛的功能性磁共振成像研究就是依托一項大樣本的臨床隨機(jī)對照試驗。后續(xù)在設(shè)計太極拳相關(guān)的功能性磁共振成像研究時，可以參考這種研究方法，避免因樣本量偏小而帶來的結(jié)果偏差。

太極拳干預(yù)的異質(zhì)性也是太極拳的功能性磁共振成像研究的干擾因素之一。目前業(yè)內(nèi)有楊氏、陳氏、簡化24式等多個不同的太極拳套路。在后續(xù)開展研究的過程中，有必要選擇固定的太極拳套路，減少因干預(yù)措施的異質(zhì)性對結(jié)果造成的影響。此外，既往研究多是以老年健康受試者作為研究對象，缺乏對各個年齡層段人群的細(xì)化研究。相較于老年人，年輕受試者的腦功能變化干擾因素更少，后續(xù)可以將年輕受試者作為研究對象，通過病例對照的研究方法，觀察太極拳干預(yù)在腦功能層面的影響機(jī)制。

4 小結(jié)

在太極拳的臨床應(yīng)用價值得到業(yè)內(nèi)學(xué)者一致認(rèn)可的同時，相關(guān)的效應(yīng)機(jī)制研究也不斷深入。應(yīng)用功能性磁共振成像技術(shù)對太極拳相關(guān)的中樞腦功能機(jī)制研究逐漸受到重視。近年來學(xué)者應(yīng)用多種功能性磁共振成像分析方法，對長期練習(xí)太極拳和短期太極拳干預(yù)產(chǎn)生的腦功能變化進(jìn)行了多角度的挖掘分析。研究成果表明，太極拳能夠在多個腦區(qū)和腦網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生增強(qiáng)效應(yīng)，這為太極拳延緩大腦衰老的退行性改變提供了腦功能層面的證據(jù)支持。但是既往研究也存在一定的不足之處，后續(xù)有必要開展更大規(guī)模的細(xì)化研究以進(jìn)一步驗證太極拳臨床療效背后的中樞腦功能效應(yīng)機(jī)制。

利益沖突：無。