音乐融入太极拳整合锻炼改善老年人执行功能

刘 建， 涂青松， 巴长海

(1 湖北工业大学体育部， 湖北 武汉 430068；2 湖北工业大学土木工程与建筑学院， 湖北 武汉 430068； 3 湖北工业大学校医院， 湖北 武汉 430068)

1 问题的提出

老年执行功能可塑性是老年健康的主要研究领域之一，据全国老龄办2012《中国老龄事业发展报告》蓝皮书指出，截至2011年底，我国老年人口数量达到1.94亿，比上年增加891万，占总人口的14.3%．目前，我国城乡部分失能和完全失能老年人已经超过3600万，老年人的长期护理问题不仅是个人和家庭的麻烦，社会亦需要耗费大量的人力、物力来进行对老人的服务；如果能采用综合运动锻炼的方式，提高老年人执行功能，缩短老年人伤残期与需要依赖他人护理的时间，依靠促进健康体能而不是依赖医疗护理对有效解决人口老龄化问题具有巨大的应用价值．

2 老年执行功能可塑性实证研究

执行控制是指按特定目标恰当地执行各种行为的能力．研究表明，老年人的执行功能可以通过训练得以提高，甚至在一定程度上有所逆转[1]．

“Li等人使用两种难度水平的空间工作记忆任务进行训练，结果发现，经过45天的训练后，青年组和老年组在两类训练任务上的成绩均有所提高，其中老年组在正确率上提高了30%，在反应时上改善了近一倍．”[2]“Brehmer等人发现经过工作记忆训练后，老年组在任务相关脑区(额叶、顶叶、颞叶)的激活下降，表明训练可以改善老年组的脑功能及神经效率．在这些研究中，训练所引起的脑区激活程度的改变都可发生在老年人最易出现萎缩的前额叶，说明在这些脑区出现的与年龄相关的脑功能衰退并不是年老化必然的进程，可以通过训练有效地减缓或逆转．”[3]

研究证实，“大脑皮层的结构和功能并非一成不变，外界环境的各种刺激和体验在一定程度上影响着神经网络的构建和功能取向．”[4]老年人能够通过训练提高相应的目标能力，表明老年人执行控制能力可通过认知训练和身体锻炼来改善；不同感觉模态刺激间联系的改变，会影响神经系统有效利用多感觉通道获取行为和感觉的能力，如果多感觉刺激以整合锻炼形式出现，或许能增强老年人剩余执行功能的加工能力．

3 音乐太极拳整合锻炼的含义及结构

3. 1 整合锻炼的含义

音乐加入太极拳锻炼，必然使锻炼效果锦上添花，“BradHagen等发现20位老人伴随着音乐进行10周柔韧性练习及有氧运动后，生活满意度显著提高，平衡能力、关节功能明显改善，而且其效果优于单纯的身体锻炼．”[5]

音乐融入太极拳整合锻炼促进老年人执行能力可塑性变化，是对中华传统养生锻炼的继承与发展，在太极拳锻炼时配上音乐，要求练习者根据音乐节拍完成太极拳套路，以身体动作响应音乐速度、节奏、力度的变化，增进感觉与肌肉控制能力，这种整合锻炼更强调神经对肌肉的快速调动和协调能力；既要有调节肢体活动的大脑颞叶运动区的激活，又要有协调精细动作的小脑参与；以及主管视、听、躯体感觉的大脑枕叶、颞叶、顶叶等诸多部位大脑皮层协调参与，与音乐活动密切相关的丘脑、网状结构等皮下中枢也要参与；通过多感觉通道以复合刺激提高听觉、动觉、平衡觉、躯体觉等知觉通道相应大脑皮层功能区的神经效能，使脑功能区的各神经联接通路形成条件反射，从而提高老年人认知执行神经效率．

3.2 整合锻炼的结构

提高老年人执行能力并非单一的一个感觉通路完成，往往需要多条感觉通路协同工作来实现；音乐融入太极拳整合锻炼就是通过多感觉通道同步激活，促进大脑信息加工容量与速度，使大脑能够加工更复杂的信息；我们推测音乐太极拳整合锻炼由听觉反馈通路和肢体运动通路组成控制系统．

听觉反馈通路：为了按照音乐节拍完成太极拳动作，脑必须在听觉与肢体运动之间建立关联，并利用听觉反馈与内心体验不断修正和完善动作的输出，展示出精确听觉与运动关联的神经元激活．

运动通路：由感觉神经元通过在脊髓内与运动神经元直接形成突触而构成，来介导简单的反射，其主要功能是控制行为的习得和维持；同时，由运动皮层、小脑和基底神经结中存在的神经元来监控和反馈调节动作执行的各个层次，来帮助塑造和告知运动状况；大脑跨功能区协同作用和同步响应整合两条通路的信息，并产生将两者的变化或运动加以联系的知觉事件；促进知觉和动作的功能性加工，使认知与行为保持连续性．

音乐融入太极拳整合锻炼神经网络模型：模型由一个加工层和一个能量库层及执行控制层组成(图1)．

图 1 音乐太极拳整合锻炼大脑执行系统能量模型图

整合锻炼神经网络执行能量模型的一级水平包括听觉反应输入、中央加工和运动反应输出．执行能量模型的第二级水平由三个能量库组成：唤醒、多感觉整合和协调．第三级水平为执行功能系统，努力编码可以增加执行能量，影响任务的操控；在这个系统中努力操作是执行功能可塑性变化的关键．加工机制中听觉反应、中央加工和运动反应三个阶段与能量机制唤醒、多感觉整合和协调三种“能量库”联系紧密，同步激活，这些同时启动的加工过程和状态因素整合起来，会影响到一个更高级的执行功能控制系统的调整变化．

4 音乐太极拳整合的神经机制

老年人的神经系统会发生许多变化，包括感受器退化，中枢处理信息能力降低，神经系统功能的衰退，又会进一步导致全身各组织器官机能的衰退．“有研究提示随着年龄的增长, 虽然感觉器官会衰退, 但对多感觉通路的充分利用可有效弥补感觉的衰减．”[6]刘强等研究显示利用多种感觉通道信息(如:视觉、听觉、嗅觉、触觉等)对外部世界进行感知，被试的判断会更加准确、响应也会更快速，同时证实大脑存在专门加工多感觉信息的脑区, 且该脑区只在多种感觉信息同时呈现时才被激活[7]．

听觉与运动信息在大脑中的同步激活是音乐太极拳整合锻炼的显著特点；“Lugo等应用跨模态的随机共振理论扩展多感觉整合的研究，他的实验用测量实验者腿部肌肉肌电图EMG的方法来衡量人体的平衡能力，得到的肌电图的信号强度越高，说明肌肉更多地参与了平衡的协调运动，说明平衡能力越不稳定，反之表明平衡能力好．结果显示肌电图的强度与听觉噪声的强度成U形曲线关系，说明在特定强度的听觉噪声下，人体的平衡能力得到增强．”[8]

“基于fMRI的研究发现，大脑的顶内沟、顶下小叶、颞上回、腹后内侧核几个区域只对同时呈现的多感觉刺激敏感，表现出跨模态信息整合的特性．”[9]“这一实验结果表明了大脑中有可能存在一些单独的多感觉功能特异区，此区域的神经元只接受同时输入的多感觉刺激，而不能接受单一的感觉刺激；在跨模态随机共振实验中，来自单感觉通道的信号既不能激活单感觉功能特异区也不能激活多感觉功能特异区，但当信号和噪声一同输入到大脑时，在特定的噪声强度下，首先激活了多感觉区域的神经元，然后通过多感觉功能区到单感觉功能特异区的反馈又激活了单感觉功能特异区域，从而增强神经信息的处理．”[10]

音乐融入太极拳整合锻炼通过提高前额叶皮层注意执行力度，增强多感觉协同运动神经效率，“颞叶皮层代表所听到的音乐，膝状弯曲神经核经由脑干接力传递把输入的有关节拍的信息发送到小脑，以便根据音乐节拍配以动作；基底神经节则负责对有韵律节奏动作的选择和组织，在联系到身体知觉和运动参数方面则要涉及到丘脑；在扣带运动区和运动辅助区域，需要对与肌肉组、收缩力量、起始位置和最终位置以及动作方向相关的参数进行编码，”[11]协调大脑对动作的意图进行处理、对各种运动资源进行分配(图2)．

图 2 音乐太极拳大脑多感觉协调运动神经整合图

在太极拳锻炼中增加音乐元素更能改善神经效率的原因可能是，特定的刺激建立了新的连接，按照音乐节拍进行锻炼，需要精细的信息加工能力，增加了大脑对时间信息的加工能力，信息加工能力增强必然通过增加相关神经元数目、提高反应增益来实现．

5 整合锻炼改善执行功能的研究范式

音乐太极拳整合锻炼是否有效，可以采用执行功能测验工具来检验．以下的四个测验工具都是研究老年人执行功能可塑性的经典研究方式．

5.1 听觉词语学习测验的操作

采用郭起浩等编制能有效识别记忆减退的学习测验．步骤是：先播放12个词语，请测试者听完后立即回忆，然后连续学习并回忆3次，间隔5 min后，回忆刚才的12个词语，再间隔20 min后，对12个词语作自由回忆，前者称作短延迟回忆，后者称为长延迟回忆，最后一次的回忆为再认，播放包含已经测试过的词语和其他词语共24个词语请测试者回答是否学习过，每次测试记下回忆中词语次序和错误词语．

5.2 连线测验A和B

选用Halstead成套神经心理测验中的一个分测验，连线测验A部分中有25个圆圈随机分布在一张纸上，并写上1—25个数字来标记这些圆圈，测验时要求被试按照数字的大小顺序对这些圆圈依次连线．测验的B部分与A部分不同在于纸张上的圆圈同时用数字和字母标记，数字从1—12，字母则从A—L，测试者要在数字和字母之间按照顺序进行联接画线，即：1——A、2——B、3——C……．做好A部分和B部分任务完成时间记录工作，将完成B部分所用时间减去完成A部分所用时间，就是完成任务时注意转换所用时间；该测验用于检验老年人视觉扫描和书写能力状况，B部分的任务测试则反映老年人维持注意和认知转换能力状况．

5.3 Stroop色词测验

由A、B、C共3张卡片、每张卡片有50个字并分为4种颜色，测试时要求卡片A读有颜色的字，卡片B只读卡片上单纯的颜色，卡片C则要求读字的颜色而不是字本身；记录下每次的正确数、耗时数、立即改正数和延迟改正数，该测验主要测试老年人的执行控制功能．

5.4 威斯康星卡片分类测验

由红色三角形，绿色五角星，黄色十字形和蓝色圆形的四张模板以及128 张不同形状、不同颜色、不同数量的卡片构成；要求测试者根据四张模板对128 张卡片进行归类整理，记录下每一次分类整理所做的正确数和错误数；用记录下的总反应次数、正确反应数、错误反应数、连续错误数、维持定势失败数和正确分类组数来测试老年人概念形成和认知能力现状．

6 整合锻炼改善执行功能的研究展望

知觉和操作的联结是大脑的主要机制，它们通过相互连接、相互投射信息和指令来调节机能；“利用多种感觉同步刺激训练可以有效地弥补因单一感觉皮层衰退引起的感觉缺陷，”[12]这种神经系统内部的多感觉同步激活促进了神经系统的整体反应，能有效弥补老年人感觉的衰减，强化老年人衰退的大脑神经网络系统，多感觉整合锻炼及多感觉信息加工可塑性，为延缓衰老的研究开辟了一个激动人心的领域，对健康老龄化具有深远的影响；未来研究应对多感觉整合锻炼方案的实验数据上投入更多的关注，使老年人可以从科学训练中有更多获益．

[参考文献]

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