低强度身体训练结合运动表象训练对老年人肌肉和大脑的积极效应

张君梅，岳光辉，姚家新

1.Wuhan University of Technology，Wuhan 430070，China；2.Kessler Foundation Research Center，West Orange，New Jersey 07052，USA；3.Tianjin Sports University，Tianjin 300381，China.

1 前言

运动表象（Motor Imagery，MI）是一种心理表象，是需要个体形成工作记忆，而并没有任何公开输出的特定动作的一种认知活动［8］。在运动领域中应用运动表象训练这种方法来帮助运动员提高运动技能和改善情绪控制能力已有超过50年的历史［17］。近年来，越来越多的研究者提出，在神经康复领域，运动表象训练可能是一种有效的康复治疗手段，尤其是针对脑损伤后患者的肢体运动功能障碍的改善［27］。然而，单纯地运用运动表象训练对提高运动技能、改善运动功能并不一定是最有效的［9］，当它与相应的身体训练结合使用时，将比单纯地运用身体训练更为有效［5，19］。

虽然运动表象训练对运动操作表现影响的研究已有明确的结论，即运动表象训练可以提高运动员的运动操作表现［9，11］，但只有少数的研究调查运动表象训练对力量任务的作用。

研究显示，对两组研究参与者的一项运动技能分别进行运动表象训练和身体训练后，两组参与者的操作表现都有显著性提高，而且初级运动皮层的适应性改变的模式也类似［20］。在另一项研究中，两组研究参与者分别将他们的左手小指制动4周，在这4周中一组研究参与者进行表象力量训练，而另一组没有进行训练（对照组）。制动后，两组研究参与者都出现了肌肉萎缩，但是只有对照组出现了力量下降。表象训练组的参与者尽管肌肉萎缩，但保持了原有的肌肉力量，而且神经肌电图（EMG）信号显著增强［36］。EMG 信号的增强，说明了神经系统的活动可以有效地补偿由于肌肉萎缩所引起的力量下降。Ranganathan等人（2004）的研究表明，运动表象训练可以使小指和上臂肌肉力量增加，同时伴随着与肌肉收缩直接相关的大脑皮层信号的增强［23］。以上研究结果说明，从大脑皮层到相应肌肉产生最大自主收缩的下行命令可以通过运动表象训练得到强化，进而通过募集更多的运动单位或提高参与的运动单位的激活水平，而使肌肉力量增加。

尽管Herbert等人（1998）质疑运动表象训练可以增加肌肉等长收缩力量［14］，但多项研究表明，运动表象训练对近端和远端肌肉的自主收缩力量具有积极作用［7，12，23，28，32，35，37］。同组时，已组有组研组究组表组明，年组轻组成组人组通组过组小强度肌肉活动而大强度大脑活动的表象训练可以大幅度提高肘屈肌的自主力量；相反，经过同强度肌肉活动而小强度大脑活动的表象训练后，个体却没有获得任何肌肉力量的增加［36］。然而，关于运动表象训练对于临床患者和老年人肌肉力量的作用却鲜有研究。实际上，运动表象训练对于运动功能受损的人群是一种比传统力量训练方法更合适的方法，因为高强度的举重或抗阻训练对该人群而言不易操作，而且也不安全。

基于以上研究结果，本研究假设，低强度肌肉训练结合运动表象训练能显著提高老年人的肌肉力量。同时，中枢神经系统活动增强是小强度肌肉活动结合运动表象所导致的力量增长的主要机制。同时需要指出的是，在进行运动表象训练时加入低强度肌肉训练的原因如下：1）在没有完全关闭目标肌肉的情况下更容易进行运动表象训练；2）老年人有效进行单纯的运动表象训练的能力下降［4，31］；3）从康复的角度，运动表象训练结合力量训练，尽管强度较低，比单纯进行运动表象训练更有益于神经肌肉系统［5，18］。

2 研究参与者与方法

2.1 受试者

将27名健康老年志愿者（65岁以上）随机分为3组（年组龄75±7.9岁，其组中8组名组女组性）：1）运组动组表组象组训组练（MIT）组进行低强度（30%最大自主收缩（MVC））身体训练并同时心理上表象他们在用最大前臂肌力推力学传感器（n＝10）；2）传统力量训练组（CST）进行训练的强度为80%MVC 或更大（n＝10）；3）无训练对照组（CTL）不进行任何训练，但参与所有的测试（n＝7）。整个训练周期持续12周（5d／周）。该项研究获得了克利夫兰医学中心基金会学术委员会的批准，并且所有研究参与者在参与研究之前都签署了知情同意书。

2.2 运动表象训练方法

整个研究中运动表象训练持续了12周，每周训练5天，共5个训练单元。在每天的训练单元中，研究人员指导受试者进行低强度（30%MVC）身体训练同时表象他们在用最大前臂肌力推动力学传感器持续5s，然后休息5 s，接着继续训练，一共50 次，在训练25 次之后休息2 min。在每次训练时，研究人员指导受试者表象他们在用最大前臂肌力推动力学传感器或者一个重物，该传感器也用于训练前肌肉力量的前测。需要强调的是，表象肌肉收缩不是简单的视觉化自己在进行该项运动操作，而且是一种强烈的大脑活动的感觉，如同他们在进行最大自主收缩（MVC）时感觉到的。在这个训练过程中，MIT组的研究参与者视觉化到他／她的臂腕在力传感器下面，而心理上非常努力地屈曲肘关节来推动力学传感器。

在每个训练单元之前将以下训练指导语念给受试者：

1.进行深呼吸并尽可能保持放松；

2.请将注意力放在您的右臂上，并想象您正在进行右肘关节屈曲，想象自己的上臂肌肉正在进行最大力量的自主收缩；

3.觉您右上臂的肌肉开始收缩并将你的前臂拉向肩膀方向；

4.觉到您右上臂的肌肉越来越用力；

5.觉到您右上臂的肌肉正在用力挣脱固定带；

6.现在，请您开始放松。直到您感觉您的肌肉和大脑回到试验前状态。

在所有的训练单元中都对肱肌（BR）、肱二头肌（BB）和肱三头肌（TB）的表面肌电进行监测。表面肌电图的信号通过对每个表象收缩5s时的第3s的信号进行修正和平均来量化，进而获得每个训练单元的所有测试的平均值，最终得到整个训练周期的一个平均值。在运动表象训练中肌肉激活度接近零。CTL组的参与者不进行任何训练活动，但是参与所有的测试。

2.3 传统力量训练方法

为了确定传统的力量训练（身体训练）能否使老年人获得较大的力量增长，研究者也对一组受试者的肘屈肌群进行了传统的力量训练。10 名受试者（年龄74.8±8.5岁，其中3名为女性）进行了为期12周，每周5天，每天50次MVC的右肘屈曲训练（CST组）。他们被敦促用前臂推力传感器，如同在进行力量测试。每次训练持续5s，而每2次训练间隔20s。在每天的训练单元中，前25次训练与后25次训练间歇2min。因此，运动表象训练的训练单元数与身体训练的训练单元数相同。身体训练组（CST）与运动表象训练组（MIT）进行力量测试的时间点也是一致的。

2.4 肌肉力量测试

受试者端坐在实验椅上，右手手腕置于固定带中，使前臂悬空，保持上臂与前臂的夹角呈100°，通过一个力学传感器测定受试者肘关节屈曲的力量。受试者肘部支撑位与髂前上棘同高，肩膀和躯干用安全带固定（图1）。在每个实验单元的表象训练之后测定3 次右肘关节屈曲的上臂肌群MVC 值，取3 次测量结果的最高值进行数据分析。每次实验，通过口头鼓励使受试者发挥最大力量。在训练前和每隔1周以及12周的训练后分别进行肌肉力量的测量。每次肌肉力量的测量条件（手臂和身体的位置及肘关节的角度）都经过研究人员的仔细比对，尽量保持相同。

图1 本研究训练和测试时的实验装置以及受试者的姿势示意图Figure 1.Experimental Setup used for both Training and Testing Sessions

2.5 肌电图（EMG）测试

在受试者肘关节屈曲MVC 的肌肉力量测量中，在他们的肱二头肌（BB）和肱三头肌（TB）的肌腹部安置2 个EMG 记 录 电 极（Ag－AgCl，In Vivo Metric，Healdsburg，CA；直径8mm，2个电极之间相距2cm）。参考电极放置与同侧肘关节的尺骨鹰嘴部的皮肤上。记录在肘关节屈曲的MVC 时肌肉力量平稳阶段和最高值阶段的BB EMG 的平均值。在肘关节屈曲的MVC 过程中记录的TB EMG 值，该值默认为是肘关节伸展的MVC 过程中记录的的TB EMG 值。通过Neurodata 扩大系统使EMG 信号放大（1 000），并且用带通滤波器过滤（3 Hz～1 KHz），再通 过Micro－1401系统使其数字化，记录在电脑中。

2.6 EEG 和MRCP测试

在每个测量阶段中，收集完力量及相关EMG 数据后继续进行EEG 数据的采集。EEG 电极放置在头皮上，覆盖辅助运动区（Cz），对侧的（C3）和同侧的感觉运动区域（C4），以及前额皮质的中央位置（Fz）。电极的位置是基于国际的10～20 系统。每个电极中注入传导胶体，用来连接头皮和电极的记录区表面。每个电极和皮肤间的阻抗保持在5 000ohms以下（30 Hz）。通过Neurodata扩大系统使EEG 信号被放大（2 000）并且用带通滤波器过滤（0.1～100 Hz），再通过Micro－1401 系统使 其数字化（200个样品／s），保存在电脑中。

由于多次的MVC 对于获得具有良好信噪比的MVC相关的皮层电位是十分必要的，因此在采集EEG 数据时，受试者进行50次肘关节屈曲的MVC（每5s1组次）。通过人眼观察来筛查最初的EEG组数据，将出现人为噪声（例如眨眼）排除在外。通过Spike组2数据分析软件和Micro－1401系统进行数据的采集和分析。根据每次MRCP组的电位波形组来组测量组该组波组形组的组振组幅［10，30，36］。因组为MRCP组在组时组间组上组对应每次的MVC，所以MRCP与MVC组的执行直接相关。因此，在训练之后MRCP振幅的增加可被认为是目标肌肉下行指令现象增强的一个直接的预示［23］。

在测量MVC 相关的MRCP 时，由平均超过40 次MVC 时头皮EEG 数据来获得。所有受试者在每次进行MVC 时会先后听到2 次相同的柔和的声音信号：第一个声音是为了引起受试者警觉，第二个声音是让受试者进行MVC 的信号。第一个信号与第二个信号相隔2s。刺激输出信号（第二个声音）也是开始心理表象MVC 和实际MVC 的启动信号。对照组（CTL组）的受试者只听到声音信号，而没有进行心理表象，同时，也采集了这些受试者的平均EEG 值。数据分析显示，当此组的受试者只听到声音信号时，他们的大脑相应记录的4 个区域没有发生明显的潜在改变，这些声音就是用来引起受试者进行心理表象MVC 和实际MVC 时的信号。

2.7 EEG 频率分析

应用Spike 2 分析软件对EEG 频率进行分析。采用快速傅里叶变换（FFT）来分析脑电功率谱，将每个受试者在实验前和实验结束后力量测试的相关脑电原始数据进行处理。在每次测试中，选取2s无噪音的脑电数据段并计算功率谱（用μV2表示）。因此，得到了下列标准脑电频率段：delta（0.5～4 Hz），theta（4～8 Hz），alpha（8～14 Hz），和beta（14～35 Hz）。最后，确定了训练后每个受试者和每组受试者的每个波段的相对功率为总功率的百分比改变。

2.8 统计分析

为了确保3组的力量基线是相同的，通过单因素方差分析（ANOVA）来分析训练之前的力量数据。鉴于训练前、后测定了因变量MVC 力量、EMG 和MRCP 值，且因变量之间有相关性，因此，以所测得的MVC 力量、EMG 和MRCP值训练前后改变的百分比为因变量，以不同组别（3个水平）为自变量，进行多元方差分析（MANOVA）。通过t检验来比较各组训练前、后所测得的MVC 力量、EMG 和MRCP值的差异。统计分析软件为SPSS 17.0。将所有数据分析的显著性水平定为0.05。结果通过D 来表示。

3 研究结果

以组别为自变量，肌肉力量、EMG 和MRCP 值改变的百分数为因变量，进行的多元方差分析，结果是Λ＝0.306，F＝8.153，P＝0.000，组别的效应显著。同时，各组力量增加的百分比有显著性差异（P＜0.005）。进一步采用SN－K组法的Post Hoc Test组方组差组分组析组的组结果组显示：MIT组 和CST组的力量增加幅度没有显著性差异，即便MIT组身体训练的强度只有30% MVC（P＝0.723），同时CST组和CTL组在力量增加的百分比上有显著性差异（P＜0.005），MIT组和CTL组在力量增加的百分比上有显著性差异（P＜0.005）。各组EMG 值变化的百分比没有显著性差异（P＞0.05）。不同组别的MRCP改变的百分比值有显著性差异（P＜0.05）。S－N－K组法组检组验组的组结果组显组示：MIT组组的MVC组相关的MRCP值在训练后的增加值与CST组有显著性差异（P＜0.01），而CST组和CTL组的变化值无显著性差异（P＝0.267）。

3.1 低强度身体训练结合运动表象训练与传统力量训练对肌肉力量增加的作用

在训练12周结束的时候，与对照组相比MIT组和CST组的力量都出现了显著性增加（图2）。训练前各组的前测力量没有显著性差异（F＝0.271，P＝0.765）。CST组的力量增加最多（17.6%，P＜0.001）。同时，MIT组的力量也显著增加了（13.8%，P＜0.001），而且与CST组相比，2组的力量增加幅度没有显著性差异，即便训练强度只有30% MVC（P＝0.723）。对照组的力量在训练前后无显著性改变（表1）。

图2 本研究训练结束后各组力量变化的百分比示意图Figure 2.Elbow Flexion Strength Changes in Strength for All Groups at the End of Training

表1 本研究肘屈肌力量、EMG和MRCP值的改变一览表Table 1 Change in Elbow Flexion Force，EMG，and MRCP

3.2 低强度身体训练结合运动表象训练和传统力量训练对EMG 信号的作用

CST、MIT 和CTL组的EMG 值训练前、后没有显著性改变。CST 和MIT组的肱二头肌（BB）的 平 均EMG（AE－MG，图3）各自增加了8.7% 和22.4%（P＞0.05）。CTL组的BB AEMG 在训练前、后无显著性差异。MVC 时肘屈肌的拮抗肌（肱三头肌）的EMG 标准化为肱三头肌伸展时的MVC EMG。MIT组的此值训练后增加了，但是并没有发生显著性改变。

图3 本研究各组训练前、后BB EMG 示意图Figure 3.Average EMG（AEMG）of the Biceps Brachii（BB）before（Light Shade）and after（Dark Shade）Training for the Three Groups

3.3 低强度身体训练结合运动表象训练对EEG 信号的作用

与MVC（A）和表象MVC（B）任务联系的MVC 运动相关的皮层电位（MRCP，在头顶部的Cz记录）以及记录的相应EMG 和力量示例如图4。训练后，MRCP 值（第一行），EMG 值（中间行）和力量值都高于训练前（图4A）。当受试者只进行心理表象MVC 时（没有明显的EMG 和力量，如图4B），也计算了MRCP 值并且发现运动表象训练后MRCP值变大。

图4 本研究与MVC（A）和表象MVC（B）任务联系的MVC 运动相关的MRCP 以及记录的相应EMG 和力量示意图Figure 4.Example of Motor－related Cortical Potentials（MRCP，Recorded from the Cz［TopoftheHead］Location）Associated with MVC（A）and Mental MVC（B）Tasks and Related EMG and Force Recordings in a MIT Subject

训练前MVC 相关的MRCP值在3组间无显著性差异（P＝0.152）。与训练前的值相比，在12周训练结束的时候MIT组的MVC 相关的MRCP 显著性增加（28.6%，P＜0.001）。即便CST组的力量增加最多，但是此组的MRCP值相比MIT组增加的却较少（9.9%，P＝0.061）（图5）。同时MIT组的MVC 相关的MRCP值在训练后的增加值与CST组有显著性差异（P＝0.006），而CST组和CTL组的变化值无显著性差异（P＝0.571）。由于MRCP与MVC 任务具有时间对应性，MRCP 的增加表明了对肌肉的皮层驱动增强。至于CTL组的MRCP 值与训练前的值基本相似（4.9%，P＝0.539）。

图5 本研究训练前、后各组的MRCP 示意图Figure 5.Group MRCP Results at Cz Recording Site before and after the Training Program

3.4 低强度身体训练结合运动表象训练和传统力量训练对EEG 频率谱的作用

EEG 频率谱已被证明与运动活动有关。具体而言，EEG 频率谱与肌肉收缩力大小成正比［2］。本研究发现，CST 和MIT组受试者的EEG 频率谱都有所增加（图6）。MIT组受试者在Cz和C3位置的alpha（8～14 Hz）和beta（14～35 Hz）段显著增加而CST组受试者只在Cz 位置的beta段（14～25 Hz）出现了明显增加（图6）。CTL组的EEG 频率谱没有发生改变。图7 显示了MIT组一个受试者在训练前、后测试MVC 时EEG 频率谱变化。图7 的每个部分，y轴表示EEG 频率，x 轴表示时间，时间0 点（没有显示）表示试验的开始点，右边的颜色条代表了强度等级（颜色越深等级越强）。从该图可以清晰地看出，在MIT 后该受试者的alpha／beta频率显著增加。

4 讨论

4.1 低强度身体训练结合运动表象训练所导致的老年人力量增加的机制

与以往研究一致，传统训练方法（CST），其训练强度达到80%MVC 或者更高，可以导致肌肉力量的最大增长。本实验的结果表明，对于老年人而言，当低强度身体训练与运动表象训练相结合时，可以获得与高强度身体训练类似的力量增加。研究数据显示，低强度肌肉训练结合运动表象训练导致力量增加伴随着大脑到肌肉的信号增强。有研究［30］显示，年轻人大脑到肌肉信号（MRCP）的幅度与自主运动时肌肉力量的大小成线性关系，这也就表明了肌肉力量增加是大脑到肌肉信号活动增强的结果。在以往一组贯组以组年组轻组人组为组受组试组者组的组基组础组上［22，23，30，33］，本组研组究组以组健组康老年人为受试者，同时增加了分析大脑工作状态的指标，这些因素都为更好地理解低强度身体训练结合运动表象训练这一训练模式的潜在机制，提供更多的视角，同时，也为此方法的应用奠定了基础。本实验中MRCP 和EEG 频率谱的研究结果都显示，训练可以导致老年人大脑功能适应性改变。本实验中没有发现肌肉协调性的改变（力量增加时拮抗肌肉的兴奋性降低［6］），并且这也不是MIT组力量增加的一个重要因素。基于MRCP 数据（图4，图5）和EEG 频率谱的结果（图6，图7），力量增加的首要机制可能是训练导致的中枢到肌肉的指令增强。

图6 本研究训练前、后CST和MIT组受试者的EEG频率谱示意图Figure 6.EEG Frequency Power Amplitude before and after the 12－Week Training Program

图7 本研究MIT组一个受试者在训练前、后测试MVC时EEG频率变化示意图Figure7.Time（x axis）－Frequency（y axis）Power（Indicated by Colors）of the MVC EEG Signals before（Upper Row）and after（Bottom Row）Training at Cz（Left）and C3（Left）Locations in a MIT Subject

目前并不清楚MIT组的训练所致的中枢适应性是以何种形式和在中枢神经系统何种水平上发生。只是这种适应性不太可能发生在皮层下中枢，因为，运动表象训练主要是针对大脑皮层（心理表象肌肉收缩），并且在每个训练单元通过EMG 的记录，可以得知大脑皮层的信号没有直达肌肉。因此笔者认为，运动表象训练主要训练了高次序的皮层区域，进而影响皮层到肌肉的信号输出。在训练中反复的激活皮层区域可以改变高次序皮层区域的突触强度以及初级运动皮层（M1）直接投射到目标肌肉的运动神经元池，从而提高了MI的兴奋性。因此，在训练后进行测试时，大量的M1输出神经元被募集或者它们的激活模式发生了改变从而输出信号增加。心理表象肌肉收缩最有可能训练的皮层区域是次级皮层和与之相联系的皮层，如辅助运动皮层［26］和前运动区域［13］。

由于本实验中的力量增加，是指基于训练前或基线水平的力量值出现了增加，因此，受试者在进行基线水平的力量测试时的配合度是很关键的。每一个受试者在进行每一次前测时，都被反复要求使出他们的最大力量。事实上3组受试者前测的肌肉力量并没有显著性差异，这也表明测量的结果是稳定的并且也是前测的最大肌肉力量。另外，CTL组的受试者在研究过程中也以同样的姿势进行肌肉力量的测试，肌肉力量保持不变说明，在多次测量时受试者的动机在一个相对一致的水平。同时，也不能将MIT组力量增加归因为学习因素，因为任务本身非常简单且易于操作，受试者只需进行几次练习就能正确进行任务操作。训练组和CTL组的前测力量的基线值相似，并且12周的训练结束时，CTL组的力量并没有出现显著的增加，也说明了学习不可能是决定肌肉力量增长的决定性因素。

尽管在所有的训练单元都对屈肘肌肉的EMG 信号进行了监测，以确保肌肉并没被明显激活，但是，也很难确定受试者在实验室以外是否增加了肌肉活动水平。受试者被反复告知不要进行锻炼活动（如举重、有氧操、游泳），不要进行超过正常或平均水平的体力劳动，并且要报告任何突然的生活方式的改变，活动模式的改变，或工作要求的改变。所有的受试者都报告他们的平均日常活动水平并未发生改变，并且也没有参与训练以外的任何锻炼活动。而且，受试者报告他们从来没有在实验室以外有意锻炼他们的肌肉。早期的研究报道了在传统训练项目中，训练强度达60%的最大肌肉自主收缩力量也不会导致力量的增长［1］。同时，即便受试者的日常活动有所波动且训练的强度达到30%MVC，肌肉的活动强度的波动也不太可能达到60%MVC 或传统肌肉力量训练的强度。由于肌肉没有得到训练，那么力量增加可能是由于肌肉的体积增加的可能也被排除了。MRCP的研究结果显示，低强度身体训练结合运动表象训练能增加大脑到肌肉的信号，因此，能驱动肌肉到一个更高的活动水平，进而导致肌肉力量的增加。由于观测到的MRCP与运动行为的计划和执行直接相关，因此，我们认为低强度身体训练结合运动表象训练所引起的肌肉力量增加的主要潜在机制是大脑下行命令的增加。

4.2 CST组和MIT组力量增加的相似性分析

大量的研究结果表明，运动表象与身体活动有相同的作用，如运动操作表现的作用［23，35］，技能认知中的角色［20］，甚至是中风后运动行为的康复［17，19］。实际执行运动动作和表象运动动作的生理反应相似，很好地解释了他们的功能相似。总之，不同脑区的脑成像显示，实际执行运动动作和想象运动动作都有，至少是部分，共同的神经基础。研究者之前的研究［23］显示，身体MVC 和心理MVC 相应的皮质电位图类似，并且在运动表象训练后身体和心理MVC 相关的皮质电位随着力量的增加而增加。身体MVC与心理MVC 的这种与力量产生相关的神经侧面图的特殊相似，表明了在任何一种MVC 时相似的神经基础很可能被激活了并且这种神经基础可以通过重复的身体MVC 或者心理MVC 而得到训练。

由于CST组的受试者同时经历神经和肌肉的适应性，而MIT组受试者只产生神经性改变，因此，CST组的受试者可能比MIT组的受试者产生更大的力量输出。但是，本实验的结果表明，尽管CST组的力量增加最明显（17.6%，P＜0.001），但是MIT组的力量也同样显著增加了（13.8%，P＜0.001），而且，此组的力量增加与CST 相似，即便训练的身体活动强度只有30%MVC。发生这种现象的一种解释，是MIT组的受试者比CST组的受试者通过训练更大程度地增强了神经信号（下行命令），这是因为MIT组的受试者更专注于训练中枢神经系统，因而比高强度的身体训练产生更多的神经适应性。果真如此的话，那么更强的下行命令增强所致的力量增加就可以补偿MIT组受试者由于缺少肌肉活动而产生的较少的肌肉力量的增加了。本研究中MIT组MRCP信号的增强（图5）以及以往研究结果［23］似乎都支持了这一假设。同时相比起CST组受试者，MIT组也出现了较大的EEG 频率谱改变也支持这一论断（图6、图7）。

4.3 CST组和MIT组EMG组结果组不显组著组的组分组析

在训练结束后MIT组和CST组的EMG 数值的改变均没有达到显著性水平。由于EMG 信号反映了肌肉收缩时运动单位的活动情况，如果训练后运动单位的活动水平得到了提升，那么，EMG 的信号就应该显著增强。然而，表面EMG 数值除了受到运动单位活动水平的影响外，还受到很多因素的影响，包括记录电极的位点，电极相对肌纤维起始点的位置，电极和肌肉间组织的大小和质量，以及皮肤的电阻。尽管我们在实验中尽可能地保证训练前和训练后测试时条件的一致，但是也难以避免其中一个或者多个因素可能发生了改变，因此，这就可能掩盖了运动单位活动度增加所致的EMG 信号的增强。以往有关MIT的研究发现，表面EMG 信号发生显著增强，是将它标准化为测试阶段最大M 波而观察到的［23，35］。而从肱二头肌表面很难定位神经和记录M 波。

4.4 本研究的局限

本研究的一个主要局限是没有测量屈肘肌的肌肉体积。因此，这也就限制了评估由于肌肉大小的增加和由于神经适应性所致的力量增加，尤其是对CST组的受试者而言。

5 结论

低强度（30% MVC）身体训练结合运动表象训练（MIT）的方法，可以提高老年人日常生活中常用且功能重要肌肉的力量。该训练模式（低强度身体训练结合MIT）所致的中枢神经系统的信号增强是力量增加的首要原因。同时，低强度身体训练结合运动表象训练后运动相关皮质电位和最大自主收缩相关的EEG 频率增加，这些都为更好地理解自主运动时肌肉力量增加的潜在神经机制奠定了良好的基础。该训练模式对于虚弱的老年人和病人增强肌肉力量而言，意义重大，因为它降低了传统的高强度训练方法的难度和潜在的运动损伤的危险，以及进行单纯的运动表象时的困难。本研究的这些发现，可以为老年人或肌肉力量薄弱的人群发展出经济有效的康复干预方法。

［1］ATHA J.Strengthening muscle［J］.Exe Sport Sci Rev，1981，（9）：1－73.

［2］BAYRAM M B，SIEMIONOW V，PLOW E B，etal.Linear relation between EEG beta－frequency signals and voluntary force of human upper extremity muscles［J］.Neurosci Abstr，2010，（687）：4.

［3］BERGER R A.Comparisons of the effect of various weight training loads on strength［J］.Res Q，1965，（36）：141－146.

［4］BRIGGS S D，RAZ N，MARKS W.Age－related deficits in generation and manipulation of mental images：I.The role of sensorimotor speed and working memory［J］.Psychol Aging，2001，（14）：427－435.

［5］BROUZIYNE M，MOLINARO C.Mental imagery combined with physical practice of approach shots for golf beginners［J］.Perceptual Motor Skills，2005，（101）：203－211.

［6］CAROLAN B，CAFARELLI E.Adaptations in coactivation after isometric resistance training［J］.J Appl Physiol，1992，（73）：911－917.

［7］CORNWALL M W，BUSCATO M P，BARRY S.Effect of mental practice on isometric muscular strength［J］.J Orthop Sports Phys Ther，1991，（13）：231－234.

［8］DECETY J，GREZES J.Neural mechanisms subserving the perception of human actions［J］.Trends Cognitive Sci，1999，（3）：172－178.

［9］DRISKELL J E，COPPER C，MORAN A.Does Mental Practice Enhance Performance［J］.J Appl Psychol，1994，（79）：481－492.

［10］FANG Y，SIEMIONOW V，SAHGAL V，etal.Greater move－ment－related cortical potential during human eccentric versus concentric muscle contractions［J］.J Neurophysiol，2001，（86）：1764－1772.

［11］FELTZ D L，LANDERS D M.The effects of mental practice on motor skill learning and performance：A meta－analysis［J］.J Sports Psychol，1983，（5）：25－27.

［12］FOLLAND J P，WILLIAMS A G.The adaptations to strength training.Morphological and neurological contributions to increased strength［J］.Sports Med，2007，（37）：145－168.

［13］FRITH C D，FRISTON K，LIDDLE P F，Frackowiak R S.Willed action and the prefrontal cortex in man：a study with PET［J］.Proc R Soc Lond B Biol Sci，1991，（244）：241－246.

［14］HERBERT R D，DEAN C，GANDEVIA S C.Effects of real and imagined training on voluntary muscle activation during maximal isometric contractions［J］.Acta Physiol Scand，1998，（163）：361－368.

［15］LANG P J.A bio－informational theory of emotional imagery［J］.Psychophysiol，1979，（16）：495－512.

［16］LANG P J，KOZAK M J，MILLER G A，etal.Emotional imagery：conceptual structure and pattern of somato－visceral response［J］.Psychophysiol，1980，（17）：179－192.

［17］MALOUIN F，BELLEVILLE S，RICHARDS C L，etal.Working memory and mental practice outcomes after stroke［J］.Archives Phy Med Rehabilitation，2004，（85）：177－183.

［18］LEBON F，COLLET C，GUILLOT A.Benefits of motor imagery training on muscle strength［J］.J Strength Conditioning Res，2010，24（6）：1680－1687.

［19］PAGE S J，LEVINE P，SISTO S，etal.A randomized efficacy and feasibility study of imagery in acute stroke［J］.Clini Rehabilitation，2001，（15）：233－240.

［20］PASCUAL－LEONE A，NGUYET D，COHEN LG，etal.Modulation of muscle responses evoked by transcranial magnetic stimulation during the acquisition of new fine motor skills［J］.J Neurophysiol，1995，（74）：1037－1045.

［21］PFURTSCHELLER G，LOPES DA SILVA GFH.Event－related EEG／MEG synchronization and desynchronization：basic principles［J］.Clin Neurophysiol，1999，110：1842－1857.

［22］RANGANATHAN V K，KUYKENDALL T，SIEMIONOW V，etal.Level of mental effort determines training－induced strength increases［J］.Soc Neuroscience Abstracts，2002，32（768）：3.

［23］RANGANATHAN V K，SIEMIONOW V，LIU J Z，etal.From mental power to muscle power－gaining strength by using mind［J］.Neuropsychologia，2004，（42）：944－956.

［24］RANGANATHAN V K，SIEMIONOW V，SAHGAL V，etal.Increasing muscle strength by training the central nervous system without physical exercise［J］.Soc Neuroscience Abstracts，2001，31（168）：17.

［25］RARICK L G，LARSEN G L.The effects of variations in the intensity and frequency of isometric muscular effort on the de－velopment of static muscular strength in pre－pubescent males［J］.Int Zeitschrift Angewandte Physiologie Einschliesslich Arbertsphysiol，1959，（18）：13－21.

［26］ROLAND P E，LARSEN B，LASSEN N A，etal.Supplementary motor area and other cortical areas in organization of voluntary movements in man［J］.J Neurophysiol，1980，（43）：118－136.

［27］SHARMA N，POMEROY V M，BARON J C.Motor imagery：a backdoor to the motor system after stroke［J］.Stroke：a J Cerebral Circulation，2006，（37）：1941－1952.

［28］SIDAWAY B，TRZASKA A.Can mental practice increase ankle dorsiflexor torque［J］.Phys Ther，2005，（85）：1053－1060.

［29］SIEMIONOW V，FANG Y，SAHGAL V，etal.Relationship between motor activity－related cortical potential and lower extremity muscle activation［J］.Soc Neurosci Abstr，2002，32（366）：1.

［30］SIEMIONOW V，YUE G H，RANGANATHAN V K，etal.Relationship between motor activity－related cortical potential and voluntary muscle activation［J］.Experimental Brain Res，2000，（133）：303－311.

［31］SKOURA X，PAPAXANTHIS C，VINTER A，etal.Mentallyrepresented motor actions in normal aging.I.Age effects on the temporal features of overt and covert execution of actions［J］.Behavioural Brain Res，2005，（165）：229－239.

［32］SMITH D，COLLINS D，HOLMES P.Impact and mechanism of mental practice effects on strength［J］.Int J Sport Psycho，2003，1：293－306.

［33］SODERBERG G L，COOK T M.Electromyography in biomechanics［J］.Physical Therapy，1984，（64）：1813－1820.

［34］WANG Y，MORGAN W P.The effect of imagery perspectives on the Psycho－physiological responses to imagined exercise［J］.Behav Brain Res，1992，（52）：167－174.

［35］YUE G H，COLE K J.Strength increases from the motor program：Comparison of training with maximal voluntary and imagined muscle contractions［J］.J Neurophysiol，1992，（67）：1114－1123.

［36］YUE G H，LIU J Z，SIEMIONOW V，etal.Brain activation during human finger extension and flexion movements［J］.Brain Res，2000，856：291－300.

［37］ZIJDEWIND J，TOERING S T，BESSEN B，etal.Effects of imagery motor training on torque production of ankle plantar flexor muscles［J］.Muscle Nerve，2003，（28）：168－173.