老年人步行的大腦皮層激活研究進展

黃文琴 廖八根 李文靜 項明強

廣州體育學院運動與健康學院（廣州 510500）

步行是人類每日進行的最基本感覺運動任務之一[1]。盡管步行看似簡單，實際上涉及多個系統(tǒng)參與，如人體重心的轉(zhuǎn)移、關節(jié)旋轉(zhuǎn)和屈伸運動，以及肌肉的收縮舒張等；此外，還涉及大腦多種神經(jīng)元的動態(tài)相互作用和多個腦區(qū)的激活。步態(tài)作為步行的行為特征，可以反映個體的行走功能，良好步態(tài)模式是個體自主參與日常生活的基礎[2]。然而，現(xiàn)實生活中的步行障礙較為普遍，除了肌肉骨骼損傷等其它原因引起障礙外，還與老齡認知功能衰退、帕金森病、阿爾茨海默病等老年神經(jīng)病理性改變有關[3]。認知功能下降或受損是老年人步行功能下降的主要風險因素之一，同時步行功能下降也是認知功能衰退和患癡呆癥的預測因素之一[4]。因此，研究老年人在不同步行條件下的大腦激活機制，有助于深入了解大腦皮層激活及認知功能與步行之間的聯(lián)系，并開發(fā)新的治療和干預措施。

盡管步行的肌肉骨骼和生物力學原理已被廣泛研究，但其與神經(jīng)活動的關聯(lián)尚未完全建立起來。這可能是因為大多數(shù)神經(jīng)成像技術在真實運動過程中對大腦進行成像存在一些局限性。這些技術對于運動引起的偽影非常敏感，信號處理也存在一定的困難，同時時間或空間分辨率也較低，無法在實際運動中進行成像[5-8]。近期研究表明，想象步行的功能性磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）和實際步行的功能性近紅外光譜（functional near-infrared spectroscopy，fNIRS）成像能夠很好地克服這些限制，可對受試者想象步行和實際步行中的大腦皮層激活進行監(jiān)測。想象步行與實際步行的大腦激活區(qū)域密切相關，且不受真實步行引起的運動偽影影響[9]。fMRI具有高空間分辨率成像的特性，是靜止狀態(tài)下大腦成像的金標準。因此，可以通過fMRI 對想象步行進行腦功能成像，研究受試者想象步行的大腦皮層激活特征，從而推測其在實際步行中的表現(xiàn)。而fNIRS具有便攜性、無固定限制、允許長時間記錄以及適用于真實行走條件的優(yōu)點，已被證實可監(jiān)測行走時的大腦區(qū)域激活[10]?；诖耍疚木C述老年人在不同條件下想象步行的fMRI 和實際步行的fNIRS 研究成果，探索不同步行條件下的大腦皮層激活情況，并分析當前研究存在的問題和不足之處，指出未來研究方向。

1 老年人想象步行的大腦區(qū)域激活

fMRI 是一種非侵入性神經(jīng)成像技術，可間接測量神經(jīng)活動并提供高空間分辨率圖像。盡管fMRI 被認為是靜態(tài)腦成像的金標準，但在研究實際步行存有一些局限性，因為參與者無法在MRI 掃描儀中進行真實行走。fMRI 可對想象步行進行腦功能成像，即受試者想象自己在進行步行運動，但實際上并不執(zhí)行步行動作，它不受真實步行產(chǎn)生的運動偽影影響。一項Meta分析表明，動作執(zhí)行、動作觀察和動作想象共享相同的神經(jīng)基質(zhì)[11]。運動想像已被證實激活與相同實際動作類似的皮質(zhì)和皮質(zhì)下區(qū)域[12]。研究者將想象步行和實際步行的大腦皮層激活對比，結果發(fā)現(xiàn)，步行執(zhí)行和想象激活相同的雙側輔助運動區(qū)（supplementary motor area，SMA），SMA 是行走常見的神經(jīng)基礎[13]。這為研究老年人步行的神經(jīng)相關性提供了另一個思路，即可通過監(jiān)測老年人的想象步行來推斷實際步行中的大腦皮層激活。

想象步行與認知功能之間存在密切相關，涉及SMA、前額葉皮質(zhì)（prefrontal cortex，PFC）、初級運動皮質(zhì)（M1）、運動前皮層、軀體感覺皮質(zhì)等區(qū)域的皮層及皮層下區(qū)域激活[14]。與年輕人相比，老年人在想象步行中通常會產(chǎn)生更高的皮層激活[15]。以健康年輕人和老年人為研究對象進行想象步行的fMRI 研究顯示，健康年輕人和老年人在想象步行時都激活了重疊的腦區(qū)，但老年人的PFC、初級運動皮質(zhì)、背外側前額葉皮質(zhì)（dorsolateral prefrontal cortex， DLPFC）等與執(zhí)行功能和步態(tài)控制相關的區(qū)域激活更高[16]。當想象步行伴有想象認知任務時，老年人的大腦激活模式隨認知任務的難度變化而變化[9]。在復雜的步行任務中，老年人前額葉、雙側SMA、背外側運動前皮質(zhì)、楔前和頂葉等區(qū)域表現(xiàn)出更高的激活[17，18]。由此推測，實際步行中老年人可能同樣需要更多的大腦PFC、初級運動皮質(zhì)等區(qū)域激活，以提升執(zhí)行控制功能，維持正常步行，而這種激活模式與實際步行中伴隨的認知任務密切相關。

想象步行和實際步行的大腦激活區(qū)域高度相關，并且完成任務時間也與之密切相關，特別是完成步行認知雙任務時[9]。這為研究老年人步行認知神經(jīng)科學提供了新途徑，即通過監(jiān)測想象步行推斷實際步行中的大腦激活狀態(tài)。這種方法避免了老年人參與實際步行或復雜雙任務步行時的高跌倒風險，在評估個體步行及認知功能、預測跌倒或行動障礙風險方面有很大潛力，不但有助于深入理解老年人步行功能障礙的神經(jīng)機制，而且可為未來的干預和康復措施提供指導。

2 老年人普通實際步行的大腦區(qū)域激活

鑒于fMRI 等成像技術在監(jiān)測實際步行中大腦皮層激活方面存在一定局限性，研究者嘗試采用便攜、時間空間分辨率高且運動偽影較少的fNIRS 設備檢測實際步行中大腦皮質(zhì)區(qū)域激活。fNRIS 適合于監(jiān)測刺激前后大腦皮層區(qū)域的血流動力學反應，即氧合血紅蛋白（oxyhemoglobin，oxyHB）和脫氧血紅蛋白（deoxyhemoglobin，deoxyHB）的變化[19]，因此在步行認知神經(jīng)科學研究中被廣泛應用。

2.1 年齡因素對皮層區(qū)域激活的影響

認知神經(jīng)科學研究發(fā)現(xiàn)，與年輕人相比，老年人在執(zhí)行給定動作控制任務時表現(xiàn)出更高的大腦活動，特定大腦區(qū)域招募更多神經(jīng)元[20]。然而，這種效應是否適用于步行認知神經(jīng)科學尚待考察。已有研究表明，實際行走過程中的主要大腦激活區(qū)域是PFC，而PFC在形態(tài)和功能方面都顯示出與年齡相關的顯著變化[21-23]。有研究對比了老年人和健康年輕人普通步行和站立基線的PFC 激活情況，發(fā)現(xiàn)老年人在普通步行中PFC 的oxyHB 水平增加，而年輕人則未表現(xiàn)出這種模式[24]。此外，不論是普通步行還是快速步行，老年人的DLPFC 和SMA 區(qū)域激活水平均高于年輕人[25]，這支持了“行走的自動化程度會隨著年齡的增長而降低”的觀點[26]。注意力和執(zhí)行功能較差是老年人步態(tài)緩慢和跌倒的高風險因素，注意力與執(zhí)行功能方面得分較低的人通常表現(xiàn)出較差的步態(tài)[27]，因此，需要更高的PFC 認知功能以確保正常步行[28]。這表明實際步行中PFC 激活增加可能與年齡增長相關的認知功能下降有關[29]。

除了PFC 外，相比于年輕人，老年人還更依賴感覺區(qū)的功能。老年人感覺系統(tǒng)之間的皮質(zhì)抑制性相互作用下降，步行中感覺皮質(zhì)也表現(xiàn)出更高的激活水平。有研究指出上述PFC 高激活是一種補償策略，即為了保持低步態(tài)變異性而需要更高的腦區(qū)激活，可能與神經(jīng)資源的低效率利用有關，但這并不意味著一定有較好的步態(tài)表現(xiàn)[30]。目前對老年人步行中大腦過度激活現(xiàn)象有兩種解釋——神經(jīng)功能障礙和神經(jīng)補償理論[31]。如果老年人的大腦皮層過度激活與行走中較差的表現(xiàn)相關，則被解釋為神經(jīng)功能障礙。若老年人的大腦皮層過度激活與更好的步行表現(xiàn)相關，則被解釋為神經(jīng)功能補償。事實上，這兩種理論不相互排斥，患者可能會發(fā)生神經(jīng)補償來抵消神經(jīng)功能障礙，而當達到補償性資源上限時，則可能會出現(xiàn)功能障礙模式。

此外，步行功能障礙、帕金森病和共濟失調(diào)等老年性疾病同樣影響步行過程中的大腦區(qū)域激活，患有血管性腦病運動功能障礙和步態(tài)障礙的患者SMA、小腦、丘腦、基底神經(jīng)節(jié)等區(qū)域活動較低[32，33]，而帕金森病患者在平時行走時前額葉fNIRS 信號更高[34]。相關Meta分析表明，與健康老年人相比，中風患者和多發(fā)性硬化癥患者正常步行時的PFC 激活顯著增加[35]。有研究指出，運動可以改善老年人認知功能及其腦結構基礎[36]，可通過一些訓練方式誘發(fā)大腦可塑性變化，改善老年人步行中大腦的高激活模式，以提高PFC 等區(qū)域的認知控制資源利用效率。此外，注意力和執(zhí)行功能的認知矯正也能改善久坐不動老年人的步行速度[37]。

可見，老年人在步行過程中表現(xiàn)出更高的大腦激活水平，并在特定大腦區(qū)域招募更多神經(jīng)元。這種過度激活可能是一種神經(jīng)功能補償策略，旨在保持較低的步態(tài)變異性。然而，隨著年齡的增長，神經(jīng)資源的利用效率可能降低，導致步行功能下降。未來的研究可以進一步探索如何促進老年人大腦的資源利用效率，以改善與年齡相關的步行功能下降。

2.2 步行速度和步態(tài)能力對老年人皮層區(qū)域激活的影響

步行速度和步態(tài)能力與步行中的大腦皮層區(qū)域激活密切相關。研究表明，快速行走時左側PFC 和SMA中的oxyHb 比在中速或低速時增加更多，而步態(tài)能力低的受試者PFC 激活變化大于步態(tài)能力高的受試者[38，39]。這表明左側PFC，SMA 等區(qū)域在控制步行速度中起到關鍵作用，而PFC 激活也與受試者的步態(tài)能力相關[40]。在老年群體中，這一理論同樣適用。研究發(fā)現(xiàn)，老年人由首選速度到快速行走時，大腦左側PFC 區(qū)域活動顯著增加[41]。此外，當老年人自主選擇速度高于或低于首選速度行走時，注意力、執(zhí)行功能和運動控制的需求導致左側DLPFC和SMA區(qū)域激活增加[42]。由于老年人群體容易出現(xiàn)步態(tài)能力低下，因此步行速度作為衡量老年人大腦功能下降的預測指標也受到了越來越受到關注[43-46]。Harada 等[47]使用fNIRS 評估老年人在低速、中速和快速行走時大腦皮層的激活模式，結果發(fā)現(xiàn)步速控制相關的皮層激活模式與老年人的步行能力相關。PFC 參與了運動的有意控制、包括注意力、信息處理和目標定向行為，該區(qū)域的激活反映出調(diào)控行走速度所需認知資源的增加[41]。因此，大腦PFC 區(qū)域在步行中的激活情況可作為衡量老年人步行速度和步態(tài)能力的敏感指標。步態(tài)能力不僅與活動度降低、摔倒和癡呆等風險相關，還預示著老年人認知功能的改變。進一步的研究將有助于深入理解步行速度和步態(tài)能力與大腦激活之間的關系，并為老年人的健康評估和干預提供潛在的價值。

2.3 步行方式對皮層區(qū)域激活的影響

步行時人們通過雙腳與地面接觸，產(chǎn)生特定的軀體感覺，這種軀體感覺反映到大腦皮層，進而調(diào)控行走過程。因此不同步行方式也會影響受試者的軀體感覺，從而對大腦區(qū)域激活產(chǎn)生一定影響。例如，Clark等[48]比較了老年人在跑步機行走和地面行走，穿有紋理的鞋墊、普通鞋墊、不穿鞋墊的大腦皮質(zhì)活動，發(fā)現(xiàn)跑步機行走期間前額葉fNIRS 信號比普通地面步行更強，穿紋理鞋墊與不穿鞋墊或光腳步行相比雙側前額葉皮質(zhì)活動減少。他們推測不同的步行方式產(chǎn)生的大腦區(qū)域激活不同，增強的軀體感覺可能會降低老年人步行時前額葉活動，從而將更多的認知執(zhí)行功能分配給步行。類似的，Petersen 等[49]的研究也支持了這一觀點，與赤腳行走相比，老年人穿極簡鞋走路的步態(tài)表現(xiàn)更好。

與步態(tài)表現(xiàn)相關的大腦區(qū)域是PFC、SMA、M1和感覺運動皮質(zhì)[50，51]，PFC 與認知表現(xiàn)、執(zhí)行功能與注意力相關[52]，而SMA 與身體姿勢穩(wěn)定、運動控制相關[53]。上述研究結果提示，老年人在日常生活中或許可以通過降低步行速度、穿帶紋理的鞋墊或在粗糙的地面行走等途徑增加本體感覺、降低大腦皮層區(qū)域的激活，充分利用PFC、SMA 和M1 等區(qū)域認知控制資源，進而提高步行穩(wěn)定性，降低跌倒風險。這些研究成果強調(diào)了軀體感覺與大腦激活之間的關聯(lián)，揭示不同步行方式對大腦活動和步態(tài)表現(xiàn)的影響，為改善老年人步態(tài)穩(wěn)定性提供了可行的方法。

3 老年人復雜實際步行的大腦區(qū)域激活

日常生活中，老年人很少執(zhí)行簡單的步行任務，通常需要越過障礙物或同時執(zhí)行一些認知任務，如邊走邊說話、邊走邊思考等。這些任務增加了步行難度，提高了大腦認知負荷，并使個體的有限認知資源面臨競爭，形成了雙任務情境。雙任務步行實驗模式更加接近自然環(huán)境中的日常行走狀態(tài)，個體需要調(diào)節(jié)視聽覺刺激對安全步行的干擾，同時執(zhí)行其它認知任務。因此，這種實驗范式的生態(tài)效度高，具有更好的預測效用[54]。運動認知神經(jīng)科學研究表明，認知和運動共享神經(jīng)資源[55，56]，同時執(zhí)行步行和認知雙任務，可能會導致一項或兩項任務受到干擾，從而影響大腦皮層激活模式和激活水平[57，58]。fNIRS 研究證實，大腦皮層通過兩條不同運動通路來控制步行。在挑戰(zhàn)性較小的步行情況（恒速步行）或沒有病變情況下，老年人激活的是直接運動通路或自動控制通路，其中涉及M1、小腦和脊髓的參與。然而，在更具挑戰(zhàn)性的雙任務行走中或者認知功能下降情況下，老年人激活的是間接通路，涉及SMA、基底神經(jīng)節(jié)、丘腦下運動區(qū)、中腦運動區(qū)和認知的參與[51，59，60]。

3.1 實際步行中伴隨越障任務

越障是一項常見行為活動，涉及日常行走不平坦道路、跨過地面障礙物，走斜坡或馬路沿等活動。這種活動需要參與者具備一定動作規(guī)劃，以及對相關刺激的較好注意和視覺空間能力。越障不僅涉及肌肉骨骼和生物力學系統(tǒng)，還涉及認知神經(jīng)的調(diào)節(jié)[61]。Meta 分析發(fā)現(xiàn)，在想象步行跨越障礙物時，個體表現(xiàn)出較高激活的腦區(qū)有SMA，視覺區(qū)域、頂小葉和M1[15]，而實際步行執(zhí)行越障任務時，前額葉區(qū)域oxyHB 水平均顯著升高[24]。然而，不同認知功能水平受試者進行實際步行越障任務時，大腦功能激活情況也有所不同。Hawkins等對比了健康年輕人、老年人、中風后中度到重度步行障礙的成年人執(zhí)行障礙行走任務時的表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)老年人和中風后步行障礙的成年人的前額葉皮質(zhì)呈現(xiàn)過度激活[62]。通過量化為ΔoxyHB 水平，研究發(fā)現(xiàn)中風后步行功能障礙的成人表現(xiàn)出最大的變化，老年人次之，年輕健康成年人的變化最小，且步行速度的下降程度與激活水平呈正相關[62]。這表明在步行中執(zhí)行越障任務時，PFC 激活增加，而隨著老年群體認知功能的下降或其它神經(jīng)病理性疾病的出現(xiàn)，個體需要更多的PFC 激活來提升步行執(zhí)行和控制功能，以維持正常步行能力。Maidan 等的研究支持了這一觀點，他們對比了健康老年人和帕金森病患者執(zhí)行步行越障任務的表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)帕金森病患者的oxyHB 水平升高，而健康老年人的oxyHB僅有升高的趨勢，但未達到顯著性水平[63]。

3.2 實際步行伴隨語言流利性任務

在日常行走中，往往會伴隨著一些語言任務，而這些行走中的語言任務對參與者來說是一種次級認知任務，會對大腦的皮層區(qū)域激活產(chǎn)生影響。例如，Metzger等[40]開展了不同速度步行和語言流利性雙任務研究，要求受試者以3 km/h 和5 km/h 速度行走的同時執(zhí)行語言流利性任務。結果顯示，與僅進行相同速度步行的受試者相比，執(zhí)行步行和語言流利性雙任務的受試者在額下回到顳中上回的腦區(qū)表現(xiàn)出更明顯的激活。此外，當健康成年人和老年人執(zhí)行步行中背誦字母表等語言流利性任務時，兩者的PFC 激活均增加[5，64]。Hawkins 等[62]進一步比較了老年人和年輕人步行時執(zhí)行語言流利性任務時的大腦激活情況，結果發(fā)現(xiàn)，與年輕人相比，老年人普通步行剩余認知資源更少，且步態(tài)變異性更高。這表明在步行中執(zhí)行語言任務需要參與者額外的PFC 認知控制資源，老年人無足夠的認知控制資源來完成復雜的步行語言雙任務，導致步態(tài)變異性增加。

需要指出的是，許多認知任務，如語言流利性任務，需要參與者進行口頭回應，產(chǎn)生的人為動作偽影與血流動力學反應具有相似的頻率和幅度，可能會對實驗結果產(chǎn)生一定偏差。研究表明小波濾波是去除語言任務中產(chǎn)生的運動偽影的最佳方法[5]，然而，目前許多研究卻并未注意到這一問題。在眾多的步行語言流利性雙任務fNIRS研究中，只有極少數(shù)研究采用此方法去除偽影[63]。今后研究應多采用有效的去偽影方法并詳細報告，以提高步行言語雙任務fNIRS結果的可靠性。

3.3 實際步行伴隨算數(shù)任務

不同于單純的語言流利性任務，算數(shù)任務除了需要參與者邊走邊說話，還要求進行計算，增加了雙任務的復雜程度，進而影響參與者的步態(tài)特征[65]。Mirelman等的研究表明，步行時執(zhí)行復雜減法算數(shù)任務會導致PFC 區(qū)域oxyHB 水平增高，而簡單連續(xù)減法和不連續(xù)減法之間沒有差異。這表明步行時的計算任務與額葉腦激活有關，且觀察到的額葉激活變化不是對詞語動詞化的反應，而與步行中的認知負荷任務有關[66]。George 等讓老年人分別執(zhí)行普通行走、行走時背字母表和行走時連續(xù)減3 的實驗，結果發(fā)現(xiàn)，相較于普通行走，行走時計算的大腦PFC 激活增加。他們進一步比較了行走時背誦字母表和行走時計算的PFC 激活，出乎意料的是，行走時執(zhí)行語言流利性任務的PFC 激活更高，并且語言流利性任務正確率更低，這或許與認知任務涉及的不同執(zhí)行子功能相關[67]。

以上研究表明，老年人雙任務行走主要與前額葉的激活相關[48，66，68，69]，前額葉的激活對雙任務步行中的運動任務、認知任務、神經(jīng)心理測試表現(xiàn)起著決定性作用。此外，不同認知任務需要不同執(zhí)行子功能，如認知任務多樣性、抑制控制、工作記憶和認知靈活性都屬于執(zhí)行功能并由PFC 區(qū)域激活支持。不同任務誘導的PFC 激活程度也不同，例如抑制性認知任務與工作記憶性任務相比，在與步行共享的神經(jīng)資源上具有更高的需求，從而引發(fā)老年人更高的前額葉激活[67]。然而，這種前額葉的補償機制在60 歲之后開始下降，并在70歲時達到資源補償?shù)纳舷?，導致效率降低、處理資源不足和任務表現(xiàn)下降，表現(xiàn)出步態(tài)障礙[70]。

在雙重任務而不是單一任務條件下較高的前額葉皮質(zhì)激活映射出大腦資源的低效利用，可能會增加老年人意外跌倒的風險[71]。因此，老年人在復雜步行任務中應提高神經(jīng)控制效率，降低PFC 激活。執(zhí)行功能低下與老年人的平衡和步態(tài)受損有關，未來研究需進一步明確執(zhí)行功能的特定子功能是否會導致這種情況，進而為70 歲以上老年人進行適宜雙任務步行，降低跌倒風險提出合理建議。

總之，在老年人的雙任務步行過程中，PFC 的活動起著關鍵作用。除了關注步態(tài)特征和前額葉的激活水平外，還應進一步探索前額葉執(zhí)行子功能的作用，并了解不同任務類型對前額葉激活的影響程度。同時，除了傳統(tǒng)的步態(tài)分析，未來可以結合前額葉腦區(qū)激活水平和其他神經(jīng)指標來評估老年人的步行能力和認知功能。雙重任務下的步態(tài)參數(shù)也可作為早期評估認知功能的輔助指標[72]。此外，開發(fā)針對老年人的雙任務步行訓練計劃，著重提高前額葉腦區(qū)的神經(jīng)控制效率，有望降低認知負荷和步態(tài)障礙的風險，從而改善老年人的步行能力和生活質(zhì)量[73]。

4 總結與展望

綜上所述，研究者通過想象步行的fMRI 和實際步行的fNIRS 研究揭示了老年人不同步行條件下的大腦功能激活情況。步行中的大腦區(qū)域激活是多種條件綜合作用的結果。不論是年齡、步行速度和步行方式，還是雙任務步行中伴隨認知任務，都會導致老年人步行中的大腦激活產(chǎn)生變化，尤其是PFC 區(qū)域。然而，目前對于步行認知神經(jīng)科學領域的研究還處于起步階段，且上述步行大腦皮層激活研究結果存在矛盾之處，研究方法不足是一個重要因素。為了加深對步行的神經(jīng)相關性的理解，并指導干預方案的制定，以改善老年人或特殊人群的步行和認知功能，未來研究可從以下幾個方面展開：

第一，結合多種學科手段，如虛擬現(xiàn)實和多模態(tài)腦成像方法，系統(tǒng)全面地考察步行的認知神經(jīng)機制。雖然fMRI 被認為是靜止狀態(tài)下大腦成像的金標準，但其時間分辨率不高，在研究運動方面存有局限性。此外，老年人實際運動中對平衡的焦慮和“跌倒恐懼”會導致步行期間PFC 活動的增加[74]，“跌倒恐懼”隨著人們年齡的增長而增加，對實驗結果造成干擾，這導致想象步行的fMRI 研究和實際步行中的大腦功能激活存在一定差異。而fNIRS 的探測深度不夠，只能關注大腦皮層，空間分辨率存在局限性。為了克服這些限制，可考慮采用虛擬現(xiàn)實技術結合fNIRS、fMRI、腦電圖（electroencephalogram，EEG）等多模態(tài)腦成像方法，實現(xiàn)腦成像在時間和空間分辨率上的優(yōu)勢互補，提高研究結果的精確性，探索更深層次的步行神經(jīng)相關性[75]。

第二，需要減少實際步行的fNIRS研究中產(chǎn)生的運動偽影，綜合考慮認知任務本身對大腦皮層產(chǎn)生的影響，詳細報告數(shù)據(jù)處理的所有步驟。行走本身的動作會產(chǎn)生偽影，因為行走中存在的頭部運動導致探頭和頭皮的脫鉤，并且這種偽影會隨著步行速度不同而變化[5，76，77]。在行走和交談中，出現(xiàn)的運動和生理偽影是不容忽視的問題。談話導致與任務相關的低頻偽影，其頻率與運動的血流動力學相似，特別是在前額葉皮質(zhì)更明顯[5]。此外，言語任務也可能會產(chǎn)生低碳酸血癥，即腦血流量和腦氧合減少，進一步導致氧合血紅蛋白減少[78]。這些認知任務對大腦皮層產(chǎn)生的影響都會對實驗結果造成影響。然而，目前研究者采用不同fNIRS 系統(tǒng)，去除偽影和系統(tǒng)噪聲的方法各不相同，數(shù)據(jù)處理中采用不同算法和參數(shù)，均會改變處理后fNIRS信號的特征，可能是導致不同研究結果差異的原因之一[79]。因此，研究者們每次實驗前都應進行基線校正實驗，以說明腦氧合隨時間的變化，并在數(shù)據(jù)處理中詳細報告所有步驟和參數(shù)的選擇，包括濾波和噪聲去除等。同時，研究者應根據(jù)不同的設計方案量身定制相應的數(shù)據(jù)處理技術，并深入分析行走速度和運動偽影之間的交互作用，以及無線系統(tǒng)和有線系統(tǒng)如何影響運動偽影。通過這些方式，能進一步增強使用fNIRS技術研究步行過程中的皮質(zhì)活動的可靠性和精確性。

第三，積極拓展想象步行和實際步行訓練改善認知功能的研究。想象步行與實際步行的大腦皮質(zhì)激活具有很強的相似性，通過誘導大腦皮質(zhì)步行相關區(qū)域接受康復訓練改變，已被證實可以改善特殊人群的步行功能[80]。想象步行訓練不受患者現(xiàn)有運動功能限制、不需要場地和大型設備、簡單易行且不會給老年人帶來實際身體損傷，在改善老年人步行和認知功能方面具有很大應用價值。而實際步行的fNIRS 研究發(fā)現(xiàn)的補償機制和障礙機制反映了大腦的可塑性，即使在具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中，在姿勢控制和步態(tài)穩(wěn)定性方面，大腦也總是試圖確保最低限度的運動表現(xiàn)。已有研究證明，現(xiàn)實環(huán)境中進行雙任務步行訓練，能夠有效改善帕金森病、腦損傷或其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者的步行及認知功能[80]。未來的fNIRS 研究應針對不同老年人的個體化差異，提煉出更精準的fNIRS 運動腦源性參數(shù)，制定經(jīng)濟有效的運動認知處方，以提高老年人群體的認知功能。