上、下楼梯时认知任务介入对下肢协调性影响的研究

张 帆，王长生，祝 捷，谷 松，Reza Seyedi，Reza Zourmand，Susilo

人们在进行站立、走路、起身等日常功能性动作时，通常会与额外认知任务并存而造成注意力分散，特别是当动作难度提升（上、下楼梯、跨越障碍等）与生理机能衰退（肌力下降、感官系统退化等）时，额外任务干扰会直接影响功能性动作控制和感觉系统信息整合的能力［19］，如进行姿势控制时，个体需在有效率整合感觉信息的基础上，调整身体质心位置（COM）或基础支撑面（BOS）大小来维持平衡［17］。如何通过量化这些动作方式来评判日常生活质量优劣［15］，成了众多学者关心的焦点。尽管过去已有许多探讨动作姿势控制能力的研究，如通过关节角度、关节力矩、身体质心、足压中心及肌肉激活等参数进行评估，但多只是针对单一关节的探讨，易忽略肢段间协同运作的信息，且常以静态动作干扰感觉系统的方式进行，这似乎不太符合日常生活中的情况，或许需要另一种可以符合日常生活规范的动态评估方式，既能直接地应用至日常生活，亦能弥补静态动作所无法解释的部分，再加上以往研究对此类认知任务以及动作姿势控制能力的探讨较少放在有着向前下冲量干扰的连续高、低跨越动作上，因此本研究以存在高跌倒风险且需姿势控制能力的上、下楼梯动作为评估对象，探讨年龄因素与任务难度对于下肢关节协调性的影响。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

研究对象分为老年组和年轻组，合计36人。18位健康老年人为老年组，平均年龄（71.16±2.97）岁，平均身高（163.37±4.86）cm，平均体重（62.18±3.72）kg；18位健康大学生为年轻组，平均年龄（20.37±2.52）岁，平均身高（166.25±4.31）cm，平均体重（63.25±3.96）kg。组内男、女各9人。

1.2 研究方法

1.2.1 实验控制

受试者无神经系统病变、运动中枢控制及前庭知觉障碍，实验前一天未进行下肢剧烈运动，且过去1年内无下肢肌肉或骨骼的相关疾病与损伤，如骨性关节炎症、关节置换和关节融合等；受试者在前测、中测与后测之间，有充足时间休息（10～15min）避免学习效应，在每次认知任务转换间，有充足休息时间（3～5min）避免疲劳效应；受试者伯格氏平衡量表（BBT）分数＞52分，且简易精神状态测验（MMSE）分数≥24分，以避免认知功能差异影响实验结果；为避免实验误差，组间身高和体重分别控制在3cm、3 kg以内，组内年龄、身高和体重分别控制在±5以内，且全程以赤足方式进行，以避免鞋袜及鞋垫等干扰因素对实验结果的影响；为明确判断受试者的认知任务表现，避免额外仪器设备反应延迟的干扰［37］，在咨询相关专家后选择连续数字计算作为本实验的认知任务；为避免实验者和受试者效应，实验过程中，实验者只对受试者认知任务表现进行记录，其他指令通过语音报数工具V1.0播报，音量大小调试到上楼起点线与下楼起点线间，受试者可清晰无误听见。

1.2.2 实验仪器与参数

英国产Vicon动作捕捉系统，其中包括10个T40摄像头，采样频率100Hz，校正后整体误差小于0.4cm（0.209658cm）；日本产 SHARP红外线传感器 GP2D12，探测距离50cm；4阶实验楼梯，踏步宽度28cm、踏步高度18cm、梯阶净宽90cm。

1.2.3 实验步骤与方法

说明实验流程并填写实验同意书；测量身、高体重作为受试者参数标准化依据；参照Vicon Nexus1.5.2提供的Plug－in－Gait Marker Placement方法，将反光球贴于头部、左右上臂、左右前臂（含手掌）、躯干、骨盆、左右大腿、左右小腿、以及左右足部（图1）；使用T型校正架进行动态校正，使用L－frame进行静态校正，定义出实验室坐标系统位置，坐标系统的设定以笛卡儿右手坐标系统为原则对X轴、Y轴、Z轴定义；认知任务前测，受试者采取坐姿回答问题，实验者随机给予1个49～99之间的数字，要求受试者在听到数字5s后，进行数字连续减7的思考任务，10s回答时间；进行单任务（single task，ST）测试（上、下楼梯时无认知任务介入），受试者站立于楼梯前3m预备，随后以最自然的动作及速度行走，尽量符合日常生活习惯，分别进行上楼梯及下楼梯实验5次，全程禁止越级跨越阶梯；进行双任务（dual task，DT）测试（上、下楼梯时有认知任务介入），认知任务采用前测中的方法并同时进行上、下楼梯动作，回答范围为楼梯前3m至楼梯最后1阶后延伸1.5m，记录回答正确次数。测试过程中用红外线传感器，记录受试者DT时答题过程所耗费的行走时间。认知任务后测，与前测方式相同。

1.3 测试指标与方法

1.3.1 认知任务

单任务（ST）情境，将受试者坐姿10s内回答正确的次数乘以6作为认知任务回答次数的对照标准值；双任务（DT）情境，将受试者DT情境中回答正确次数除以行走的时间再乘以60（单位换算为次／min），作为认知任务回答次数［16］。

图1 本研究反光球粘贴位置示意图Figure 1. Surface Markers Location of Experiment

1.3.2 步态周期

1.步态参数。依据Lee和Chou［32］将上楼动作拆分为两个步态周期，分别是上楼期（stair ascent phase，SAP）和上楼过渡期（floor－to－stair transition phase，FSTP），FSTP定义为从上楼梯前的最后1次脚跟着地开始，到同一只脚在第2阶的脚跟着地结束，SAP定义为从楼梯第2阶的脚跟着地开始，到同一只脚在第4阶的脚跟着地结束；将下楼梯动作拆分为两个步态周期，分别是下楼期（stair descent phase，SDP）和 下 楼 过 渡 期 （stair－to－floor transition phase，SFTP），SDP定义为从楼梯第4阶的脚尖离地开始，到同一只脚在第2阶的脚尖离地结束，SFTP定义为从第2阶的脚尖离地开始，到同一只脚落到地板的第1次脚尖离地结束。参考Murray［38］将单次步态周期再行细分作为本研究的测试依据（图2），分为支撑初期（early stance，ES）、支撑中期（mid－stance，MS）、支撑末期（late stance，LS）和摆动期（swing phase）。

图2 本研究单次步态周期划分示意图Figure 2. Schematic Diagram of Gait Period

2.时空参数。步态周期内单脚脚跟着地至同脚脚跟下一次着地的间距除以受试者身高作为步长标准值［20］；步态周期内左脚和右脚脚跟着地时，两脚脚踝关节中心的间距作为步宽标准值［6］；步态周期内COM向前的距离变化除以所经过的时间作为步速标准值［32］。

3.运动学参数。计算整个步态周期内矢状面下肢关节（髋、膝、踝）的角度变化［10］，再以广义交叉检验曲线法（GCVSPL）对其进行微分，得到角速度［47］。

1.3.3 下肢协调

1.相对相角。关节间协调性常被定义为两个邻近关节间、角度和角速度的变化关系［14］。本研究采用从动力系统理论发展出的分析工具——相对相角（RPA），测量周期运动中邻近肢段间相互改变及协调关系［12］，相关研究也认为，它提供了对神经肌肉系统更为有效的评估方式［9］，其变异性可用来表示动作过程中的稳定性，较大变异性代表动作形态的转换，较小的变异性代表维持稳定的动作形态［45］。具体计算步骤如下：

首先，将矢状面下肢关节（髋、膝、踝）角度及角速度最大值、最小值标准化为＋1与－1，中间值为0（原点），公式（1）（2）如下（θ代表角度、ω代表角速度，i代表步态周期内某一点）［31］。

随后，将下肢各关节标准化之后的角度和角速度，代入公式（3）计算出相角值（φ）。

最后，以近端关节减去远端关节相角值得到相对相角（分别为φ髋 －膝和φ膝 －踝），相对 相 角 数值在2π（0°或360°）时为同相，π（180°）时为反相，φ在±30°内是可接受的范围［8］。若φ为正值代表近端关节引导远端关节，φ为负值代表远端关节引导近端关节［33］。

2.形态差异。运用均方根偏差（RMSD）探讨各年龄组别在不同情境下的下肢协调形态振幅差异，即老年组在ST（或DT）情境下的φ髋－膝（或φ膝－踝）与年轻组之间的形态差别度；运用交叉相关（Crosscorrelation）探讨年龄组别随着时间序列变化，在不同情境下两个协调形态间的相关一致性［29］，即老年组（或年轻组）在ST情境下φ髋－膝（或φ膝－踝）与DT情境下的形态相似度。

3.稳定程度。为了量化下肢关节间动作的稳定程度，本研究将步态周期分成支撑期及摆动期，并通过公式（4）分别计算出其周期内相对相角的标准偏差（DP）。按照Stergiou等人的观点［44］，若DP值较低，代表比较稳定的下肢关节协调动作。

1.4 数据处理

1.4.1 参数分析

实验采用Vicon动作捕捉系统拍摄影像，所采集资料存储为.c3d文档；使用Vicon Nexus 1.5.2将配合T40摄像头同步采集的反光球资料进行标记命名（建立下肢Plug－in－Gait模型）与运动轨迹辨别处理（修点、补点和修补中断的轨迹），其中反光球被遮蔽的情况则用内插法将数据补齐；使用Visual 3D4.0以4阶巴特沃斯零相移滤波进行平滑化处理，截止频率8Hz分别对反光球X、Y、Z三轴资料进行低通滤波（滤除干扰信号以避免影响后续数据的计算）；使用MATLAB R14 7.0对滤波之后输出的资料进行动作分期，并计算矢状面下肢关节运动学参数（髋、膝、踝关节角度与角速度）；使用OrthoTrak 5.0步态分析软件进行步态分期，并分析时空及步态周期参数变化情况。

1.4.2 统计分析

SPSS 19.0进行统计处理，结果用均数±标准差表示（±SD）。以两因素方差分析，比较不同年龄组别与不同任务情境对下肢关节协调性的影响，若交互作用达显著差异，则进行简单主效应分析及事后比较；以单因素方差分析，分别针对不同年龄组别，比较不同情境下对认知任务回答表现的影响，若达显著差异，再进行LSD事后比较。统计学显著性水平为P＜0.05，非常显著为P＜0.01。

2 结果

2.1 数字计算正确次数

老年组和年轻组在前测、楼梯动作及后测3个不同时间点的回答次数呈显著差异（P＜0.05，表1），经事后比较，老年组上楼回答次数显著多于前测及下楼，而年轻组上、下楼回答次数显著多于前测。

2.2 时空步态参数亏损

步长方面，年轻组SFTP步长显著大于老年组（P＜0.01），老年组ST下SFTP步长显著比 DT大（P＜0.01）；步宽方面，情境组间、年龄组间、上、下楼皆未呈显著差异；步速方面，虽然老年组和年轻组ST下的FSTP步速皆显著快于DT，但ST下SAP步速仅老年组显著快于DT（P＜0.05），年轻组则未有显著差异（P＞0.05），而下楼时，年轻组ST和DT下的SDP、SFTP步速都显著快于老年组，且老年组及年轻组在ST下的SDP和SFTP步速也都显著快于DT（表2和表3）。

表1 本研究不同年龄组的认知任务表现一览表Table 1 Performance of Cognitive Task between Groups

表2 本研究上楼步态时空参数一览表Table 2 Spatiotemporal Gait Parameters of Stair Ascent

表3 本研究下楼步态时空参数一览表Table 3 Spatiotemporal Gait Parameters of Stair Descent

2.3 下肢关节协调变化

2.3.1 相对相角、均方根偏差及相关系数

老年组和年轻组FSTP支撑期的相对相角在ST和DT情境下有较明显差异（图3、图4），而SAP则是支撑后期、摆动前期有较明显差异（图5、图6）。以量化方式探讨组间差异（表4），从ST到DT情境，FSTP支撑期髋－膝和膝－踝的偏差值上升，相关系数下降，且SAP支撑期、摆动期的膝－踝关节也呈现较大幅度偏差值上升，相关系数下降的趋势。

图3 本研究单任务情境上楼过渡期的相对相角Figure 3. Relative Phase Angles of FSTP in ST

图4 本研究双任务情境上楼过渡期的相对相角Figure 4. Relative Phase Angles of FSTP in DT

老年组和年轻组SDP髋－膝支撑后期、膝－踝摆动前期和支撑后期（图7和图8），以及SFTP摆动前期和支撑后期有较一致变化（图9和图10），而其他时期曲线轨迹皆有些许差异。以量化方式探讨组间差异（表5），从ST到DT情境，SDP摆动期和支撑期的髋－膝、膝－踝联合关节偏差值变大，相关系数下降，但SFTP摆动期和支撑期的偏差值、相关系数未有明显改变。

图5 本研究单任务情境上楼期的相对相角Figure 5. Relative Phase Angles of SAP in ST

图6 本研究双任务情境上楼期的相对相角Figure 6. Relative Phase Angles of SAP in DT

2.3.2 偏差相角

DT情境下年轻组FSTP摆动期的髋－膝关节偏差相角显著大于ST，而SAP则是支撑期膝－踝偏差相角显著大于老年组（表6）。尽管年轻组SDP摆动期髋－膝偏差相角在ST（P＜0.01）和DT（P＜0.05）下显著大于老年组，但老年组膝－踝偏差相角则显著大于年轻组（表7），同时也发现，年轻组DT情境下支撑期髋－膝（P＜0.01）和膝－踝（P＜0.05）偏差相角也都显著大于ST，至于SFTP时则无论是ST（P＜0.01）或DT情境（P＜0.05），年轻组髋－膝偏差相角都显著大于老年组。

图7 本研究单任务情境下楼期相对相角Figure 7. Relative Phase Angles of SDP in ST

图8 本研究双任务情境下楼期相对相角Figure 8. Relative Phase Angles of SDP in DT

图9 本研究单任务情境下楼过渡期相对相角Figure 9. Relative Phase Angles of SFTP in ST

图10 本研究双任务情境下楼过渡期相对相角Figure 10. Relative Phase Angles of SFTP in DT

表4 本研究上楼时不同年龄组间均方根偏差与交叉相关一览表Table 4 RMSD and Cross Correlation of Stair Ascent between Groups

表5 本研究下楼时不同年龄组间均方根偏差与交叉相关一览表Table 5 RMSD and Cross Correlation of Stair Descent between Groups

表6 本研究上楼时下肢关节偏差相角值一览表Table 6 Lower Extremity Inter－joint Deviation Phase of Stair Ascent

表7 本研究下楼时下肢关节偏差相角值一览表Table 7 Lower Extremity Inter－joint Deviation Phase of Stair Descent

3 分析与讨论

3.1 认知任务表现

姿势控制能力过去被认为是操作性条件反射，无需太多注意力，但后来研究结果逐渐否定此观点并认为姿势控制需依靠注意力协助，至于注意力需求的程度则取决于动作难度、个体年龄以及平衡能力的优劣［4，48］。虽然 Harley等学者［21］认为随着年龄的增长，个体认知任务负荷逐步取决于动作难度，但这很难明确定义出姿势控制所需注意力的多寡，因为多重任务交互作用影响下所呈现的结果，无法单一方向明确推论。由于本研究并不探讨认知任务种类及动作难度的影响，而着重于研究年龄差异对DT耗损的情况。就实验结果而言（表1），老年组和年轻组的前测、楼梯动作（上、下）及后测3个不同时间点的认知任务表现达到显著差异，LSD事后比较发现，上楼动作对老年组尚不具挑战性，可以专注于认知任务的信息处理，但老年组在下楼时的回答次数明显比上楼时少，说明下楼对老年人来说，应是较困难的动作。总体而言，老年人在两种任务上会产生不同优先选择顺序，任务难度低就选择专注认知任务处理，难度高则舍弃认知任务处理，然而，上、下楼梯的挑战性对年轻人来说一样，都能够专注于认知任务处理。

3.2 时空步态特征

时间参数（步速）方面，FSTP步速在ST情境中比DT快，年轻组比老年组快，结果符合先前研究［42，39］，而 DT导致行走步速下降的现象，对老年组和年轻组皆有影响，因为额外的任务负荷会影响行走形态［22］，支持O’Shea等人［43］的“容量共享模型”理论，即同时进行两种任务会导致其中之一的表现下降或两者都下降；SAP步速在ST情境中比DT快，年轻组比老年组快，但年轻组ST和DT表现却没有差异，可能是SAP不像FSTP那样需要测量与阶梯的跨步距离。下楼过程中的SDP和SFTP也呈现与上楼时相似的结果，可能是由于楼梯动作特性使得下楼会产生较大向前和向下的动量［32］，造成不管是组间还是组内比较，差异都比上楼动作大的情况。

空间参数（步长和步宽）方面，由于楼梯架构的特点［32，39］，本实验并未预期不同情境或年龄组间会有差别。但实验结果却相反，老年组和年轻组SFTP的步长在ST中比DT大，推测SFTP第2步是踏步于地面，而不受楼梯限制，再加上、下楼两种情境间行走速度差异较大，而最终造成步长的大小差异。Hamel等人研究［23］证实了这一点，该研究认为，老年人楼梯动作较慢是因为缺乏信心而产生动作安全机制，以预防跌倒风险的发生。

3.3 下肢关节协调性

3.3.1 形态差异

上楼部分，就FSTP和SAP而言（图3、图4以及图5、图6），从ST到DT情境的转变对髋－膝协调性的影响不大，但SAP动作相对于FSTP（尤其是支撑期阶段）却有着更稳定的协调形态。因为，支撑期正好是另一脚要踩上阶梯的第1步，与楼梯的距离势必会影响到步长的大小，这可能是导致FSTP协调形态不如SAP稳定的原因。在膝－踝协调方面，支撑后期时年轻组是处于同相状态，而老年组处于反相状态，在DT情境下更是明显，对照均方根偏差增加和相关系数下降的结果，证实老年组和年轻组的膝－踝协调形态在DT情境下差异较大。推测踝关节是造成膝－踝协调形态不同的影响因素，因为，支撑期相对另一脚是摆动期，必须依赖良好的踝关节控制策略来维持人体反钟摆肢段的稳定性（将COM以动态控制的方式维持在BOS内）［11，34］。因此，踝关节的协调作用在上楼动作的支撑期扮演重要角色，支持陈龙伟等人研究［1］。

下楼部分，SDP的下肢协调形态在DT情境中明显与ST不同，特别是在摆动后期的髋－膝协调方面，年轻组趋近于同相状态，而老年组则接近反相，表示年轻人有类似的髋－膝关节协调状态，而老年人没有。这可能是当摆动后期准备要进入支撑期时，必须寻找适合的着地位置来建立下一个BOS，但由于下楼梯向前动量较大以及老年人在跨越动作上有较大冠状面动作的原因［13］，造成摆动期髋－膝协调状态不一致。因为，进入支撑期后的老年人预期会产生较大膝关节伸展力矩和较小髋关节屈曲力矩，只能通过较为僵直的支撑动作产生较大下肢力度［24］，方能控制身体下楼时的稳定性［41］。本研究也确实发现老年组在支撑中期确实有着较小的髋关节屈曲角度，且从图8的结果来看，老年组在摆动中期的相对相角较早由正值变为负值，意味着摆动中期一开始就较少运用髋关节屈曲策略；而在膝－踝协调的支撑前期到中期，老年组和年轻组也有较明显的差异，DT情境下年轻组在支撑中期的膝－踝相角较接近负值，这可能是使用较多踝关节策略来控制身体稳定的原因［7］。老年组则无此现象，推测这是造成在DT情境下年轻组和老年组之间协调形态差异增大的关键。

然而，在SFTP时，DT情境并不会导致受试者间的差异增大或相关系数降低，不过观察受试者间的相对相角发现（图9和图10），不同年龄组在下肢协调形态上差异较大，推测老年人跨步动作与年轻人不相同之处，在于会以减少矢状面身体质心和足压中心水平距离（COM－COP）的方式来维持稳定的平衡［2，28］。由于水平距离取决于步长大小［40］，使得不同年龄组的摆动跨步和落地支撑变化也不一样，年轻人摆动期髋关节角度、落地时的膝关节屈曲和踝关节背屈角度都较大，而老年人髋关节屈曲角度较小（选择较保守的跨步方式），支撑期的SDP策略相同（采用下肢较为僵硬的着地方式），推测老年人在下楼梯过渡期可能无法有效控制冠状面的身体晃动以及自身在冠状面上动作的不稳定，进而影响到矢状面上的动作［32］。另外，研究中也发现了很有趣的现象，即老年组和年轻组踝关节从支撑中期到后期的角度变化与支撑初期相反（年轻组产生较大的跖屈角度而老年组反之），这可能是接近支撑期的后半段时，踝关节的跖屈力矩扮演着支撑角色［5］。老年人唯有产生较小的力矩以避免过大推蹬动作，造成另一只脚落地 时 膝 关 节 负 荷 过 大［3，46］。

由前述讨论可知，DT情境下年轻组通常不受影响，但老年组动作策略较为保守，尤其在上楼动作的支撑期，此时踝关节控制是关键影响因素，下楼则是摆动期和支撑期受影响，证实下肢3个关节的良好协调配合缺一不可。DT情境下不同年龄组间差异明显的现象，可能是老年人身体机能衰退所引起的感官系统功能下降、中枢神经系统敏感度降低，间接影响了姿势控制能力［35］。支持Johnson等人研究［30］，他们认为，老化会引起大脑皮层结构变化，且额外认知负荷会对大脑皮层处理感觉动作的信息造成干扰，从而影响到了老年人的姿势控制。

3.3.2 稳定程度

上楼部分，FSTP时年轻组在DT情境下的摆动期膝－踝关节动作协调稳定程度比ST情境差，但老年组无此现象。研究中发现，年轻组在摆动期的膝关节和踝关节角度比老年组大，可能是年轻人在DT情境下能够将摆动脚有效抬高以避免执行DT时绊到楼梯，这样的跨步策略改变了下肢关节间动作协调的稳定度，支持Yen等人的研究［49］。该研究认为，老年人跨越脚与障碍物之间的距离增加会导致跨越脚的稳定程度下降。然而，本研究结果不同之处在于，老年人在DT情境下可能因认知任务的干扰而未能将跨越脚有效抬起，只能采用较保守的动作策略以维持下肢关节间动作协调的稳定程度。SAP阶段，年轻组支撑期的膝－踝关节动作协调的稳定程度在DT情境下比老年组差，说明年轻人跨越脚抬得较高，使得COM高度提高［18，35］，增加了支撑脚稳定平衡的难度，这个时候的COM行进轨迹是远离BOS的方向［25］。此实验结果与原本的研究假设刚好相反，推测年轻人有足够的下肢肌力来有效控制身体稳定，而老年人由于下肢肌肉衰退现象使得他们肌肉 激 活负 荷［26］和 认 知 信 息 处 理 系 统 负 荷 过 大［27，18］。 为 了避免下肢肌群无法有效维持身体平衡，便采取降低COM的保守策略来维持下肢关节间动作协调的稳定程度，这是否也代表着会有较高的绊倒风险，目前无法依据实验结果下定论。

下楼部分，流行病学研究认为，老年人下楼时身体不稳常导致意外发生。众多生物力学研究指出，老年人常采取保守的策略来克服这种情况。SDP阶段，摆动期在ST和DT情境下的情况显示，年轻组髋－膝关节动作协调的稳定程度比老年组差，同时也发现，年轻组的髋关节和膝关节角度都比老年组大，推测髋膝关节活动范围较大而使关节间动作协调的稳定程度变差，但Levin等人提到［36］，所谓的关节间动作协调的稳定程度较差，也意味着关节间动作协调有着较佳的灵活度，即年轻人可以采用大角度跨步策略（有足够的下肢肌群来控制）。相反，老年人要达到这样的要求则只能趋向保守的形态。而摆动期在ST和DT情境下，老年组的膝－踝关节动作协调的稳定程度比年轻组差。由此推测老年人髋－膝关节角度活动范围较小，造成远程肢段与地面距离较近，为了避免末端肢段接触到楼梯而产生跌倒风险，老年人需调整踝关节策略来完成整个摆动期动作。

而SFTP方面，年轻组在ST和DT情境下支撑期的髋－膝关节动作协调的稳定程度比老年组差，这可能是以下几个因素造成：1）下楼支撑期时，老年人骨盆水平晃动以及髋关节冠状面动作明显比年轻人大（尤其是髋关节内收力矩）。因为，髋关节内收动作需要外展肌群来维持抗衡，晃动过大代表髋关节外展肌群较无力［30］。2）呈现较大的内收动作说明另一侧的骨盆高度降低（另一侧脚下踏高度也降低），支撑脚无需过大的膝关节屈曲（整体膝关节活动范围缩小）。3）支撑期COM行进轨迹远离BOS方向时［25］，下楼动作又让COM轨迹增加了向下的行进方向，这势必会使维持平衡的难度加大。因此，老年人只能选择减少关节活动范围的策略（COM保留在BOS后面以避免矢状面产生过大关节动作），以便顺利完成动作及维持下肢关节间动作协调的稳定程度。可以说，当认知负荷过载而干扰下肢动作时，老年人常以冠状面晃动较大的代偿策略来提升矢状面关节动作协调。

4 结论

1.上楼时老年组和年轻组采取一样的策略，选择专注于认知任务回答；下楼时老年组仅选择专注于楼梯动作表现而忽视认知表现，年轻组则能同时专注于两者。

2.单任务情境下，老年组和年轻组上楼时的下肢关节协调形态有差别，尤其在支撑期；而双任务情境下，不同年龄组间的下肢协调形态差异增大，尤其是膝－踝的协调形态。在下楼时也有类似情况，但在过渡期似乎影响不大。

3.年轻组上、下楼梯时动作协调的稳定程度较差，因有足够下肢肌力控制而采取较大胆的动作策略；老年组则趋向选择较保守的策略来维持关节协调的稳定程度，尤其在下楼时常利用冠状面晃动较大的代偿动作来维持矢状面的动作稳定。

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