老年女性的执行功能与功能性体适能、体力活动水平关系的研究

丁翠萍，王竹影

（南京师范大学体育科学学院，江苏 南京 210097）

我国已步入“深度老龄化”社会，据统计，到2011年末，中国65岁以上老人已达1.23亿，人口老龄化率高达9.13%，而预计到2030年，中国60岁及以上人口老龄化率将达到25%，65岁及以上老龄人口率将达14%[1]。人口老龄化会给社会、老年人及其家庭带来了一系列严峻的问题，包括劳动力供给减少、养老服务需求增加、社会保障支出增大，等等。在老龄化进程中，老年人的全身器官都会出现增龄性退化，而其中最明显且对老年人影响最大的是认知功能的老化。认知老化如若得不到及时干预和防治，将会逐步发展成轻度认知功能障碍和严重认知功能障碍——阿尔茨海默病，严重影响老年人及其家庭生活，截至2008年,我国老年痴呆患者已达600～700万人,约占全世界老年痴呆患者的四分之一[2]。

执行功能（Executive Function，EF）被视为一种高级的认知功能，包括抑制控制（Inhibition）、记忆刷新（Updating）和注意转换（Switching）3个子功能，反映了监控与管理基本心理功能的能力，其衰退较一般认知能力更早且更明显。老年人执行功能下降会引起如记忆力下降、动作执行控制能力低下、思维语言能力衰退以及生活自理能力差等问题，严重者发展为老年痴呆，降低老年人的生活质量。目前认为执行功能的衰退是其他认知功能衰退的主要原因[3]。体适能（Physical Fitness）是指人体具备充足的精力从事日常工作（学习）而不感到疲劳，同时有余力享受康乐休闲活动的乐趣，具备能够适应突发状况的能力，是健康相关（Health-related）、竞技相关（Skill-related）和代谢相关（Metabolic-related）多方面参数的综合。功能性体适能是针对老年人提出的一项体适能，最早由美国体育界的健康、体育、舞蹈组织（AAHPERD）为了更加准确科学地了解老年人的体适能状况而专门提出。体力活动（Physical Activity，PA）不等同于体育锻炼，它是任何由骨骼肌收缩引起的能量消耗高于休息状态的身体活动，日常生活中的体力活动包含工作、家务劳动、体育锻炼和娱乐活动等。

积极的体力活动能改善神经系统功能，延缓认知功能的增龄性退化，预防认知障碍的发生[4]。而适度规律的体力活动也有助于提高老年人的体适能水平。但关于老年人体适能与认知功能特别是执行功能之间的关系，目前所知甚少，有必要作进一步探讨，为老年女性通过运动干预改善体适能并延缓认知老化提供依据。

1 对象与方法

1.1 测试对象 采用随机抽样及目的抽样相结合的方法，选取南京市19个社区60岁以上的老年女性。纳入标准：年龄≥60岁，职业不限，受教育程度不限，无明显试听障碍，且无明显已知的认知功能障碍；没有严重的脑部和躯体疾病，部分被试有高血压或糖尿病等病史，但所患慢性病少于3种并且自述对生活没有造成明显影响，简易精神状态评价量表（MMSE）得分在24分以上，无明显认知缺损。最终进入测试的老年人共计186人，其中29人因执行功能测试中的stroop任务中的词色判断实验正确率低于75%、1-back任务正确率低于80%、大小-奇偶混合判断实验正确率低于70%而被剔除，12人因未完成测试任务被剔除，最终获得有效样本145人。

依照WHO2000年对老年人年龄的划分标准，将所有有效被试按实足年龄（被试测试年份减去出生年份）分为2组：年轻老人（60～74岁）和年老老人（75～82岁）。

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法 借助南京师范大学图书馆，通过中国知网、万方数据库、超星数据库、维普网、数字资源导航及百度学术等文献检索工具，检索“认知功能”“功能性体适能”“认知功能与体力活动”“认知功能与功能性体适能”“体力活动水平”“执行功能”“执行功能与体力活动”“执行功能与功能性体适能”等关键词，收集相关中外文献132篇，为文章的撰写提供文献参考。

1.2.2 问卷调查法 通过随机抽样与目的抽样相结合的方法，于2016年6月至2016年7月对南京市19个社区60周岁以上的老年女性进行问卷调查，问卷填写方法为一对一填写，填写完毕后由测试人员当场回收保管。

问卷1为个人基本信息填写。采集受试者的基本信息，包括年龄、学历、职业、月收入、婚姻居住状况、身体状况自评、住宅地理区位等。实际发放问卷200份，回收190份，有效问卷190份。

问卷2为简易精神状态评价量表（MMSE），对测量对象的认知状况进行评价，MMSE包括定向力、记忆力、注意力和计算能力、回忆能力以及语言能力5个方面，总分30分，本研究使用李格等人编著的中文版[5]。评分标准如下：1）认知功能障碍：最高分为30分；分数在27～30分为正常；分数＜27分为认知功能障碍；2）痴呆划分标准：文盲≤17分；小学程度≤20分；中学程度（包括中专）≤22分；大学程度（包括大专）≤23分；3）痴呆严重程度分级：轻度MMSE≥21分；中度MMSE10～20分；重度MMSE≤9分。实际发放问卷200份，回收188份，有效问卷188份。

问卷3为国际老年人身体活动量表（PASE），对受试对象的体力活动进行调查。计分方式有2种：一种为活动频率（一周几天）×活动时间（每天几小时）÷7天×各项活动加权指数；另外一种是直接用各项目系数×权重相加求得PASE计分，总分范围0～360分。本研究使用第1种计算方法，将所有受试者分为低体力活动水平组、中体力活动水平组以及高体力活动水平组。实际发放问卷200份，回收188份，有效问卷188份。

2.4.2 总RNA的提取 将“2.4.1”项下所得单核细胞样品于室温下放置，混匀，于室温下静置10 min，加入氯仿100 μL，混匀，于4 ℃下以10 000 r/min离心10 min。吸取上层水相至另一1.5 mL离心管中，加入3倍体积的异丙醇（4℃预冷）混匀，于4℃静置20 min，以15 000 r/min离心15 min以沉淀RNA。吸弃上清液，沉淀用75%乙醇200 μL清洗1次，以15 000 r/min离心5 min，吸弃上清液，加入灭菌水（含0.1%DEPC）20 μL以溶解RNA，于－80℃冻存，备用。

1.2.3 测量法 应用E-Prime2.0心理实验设计软件自行编制stroop任务、1-back任务和more-odd shifting任务，采用一对一单独测试，分别测试老年人执行功能的抑制、刷新、转换功能。老年人功能性体适能测试参照Rikli& Jones[6]于1999年发布的老年人功能性体适能测试（SFT测试）方法，测试内容包括6个方面，分别是上肢肌力、下肢肌力、上肢柔韧性、下肢柔韧性、敏捷及动态平衡能力和有氧耐力。有186人参与测试，最终完成测试任务并符合要求的测试对象共145人。

1.2.4 数理统计法 使用SPSS 22.0对实验数据进行分析处理。差异性比较采用单因素方差分析，相关分析控制变量后采用偏相关分析。

2 结 果

2.1 执行功能的年龄特征

表1 不同年龄老年人执行功能比较（±S）

表1 不同年龄老年人执行功能比较（±S）

注：与75-82岁年龄组相比，*表示P＜0.05； **表示P＜0.01。

60-64（n=61） 268.54±42.86** 86.94±6.59** 141.74±89.16 65-69（n=33） 265.34±48.72** 85.40±8.42* 125.19±41.06**70-74（n=26） 269.13±45.59** 86.84±6.11** 135.42±66 75-82（n=25） 303.58±47.33 81.47±7.56 170.80±60.80

从表1可见，本研究中，年老老人（75～82岁）与年轻老人（60～74岁）相比，抑制控制和记忆刷新功能下降显著，表明75岁之后的增龄性老化明显加剧，而60～74岁之间执行功能衰退并不明显。

2.2 执行功能和体力活动水平的关系

表2 不同体力活动水平老年人执行功能状况比较（±S）

表2 不同体力活动水平老年人执行功能状况比较（±S）

注：与低体力活动水平相比，*表示P＜0.05，##表示P＜0.01；与中体力活动水平组相比，△表示P＜0.05。

高体力活动水平（n=49）抑制控制 293.52±54 273.90±45.6* 258.16±35.50##记忆刷新 83.3±6.9 84.96±7.59 88.21±6.83△##注意转换 154.65±59.78 133.51±52.28 141.83±97.55低体力活动水平（n=41）中体力活动水平（n=55）

从表2可见，中、高体力活动水平组老年人的抑制和刷新功能好于低体力活动水平组，同时高体力活动水平组老年人的刷新功能好于中体力活动水平组，转换功能3组之间差异不显著（P＞0.05）。

表3 执行功能和功能性体适能的相关关系(r值)

3 讨 论

老年人执行功能的年龄特征分析显示，随着年老程度的加深，老年人的执行功能出现不同程度的下降，其中抑制控制和记忆刷新功能的下降较为明显。一般认为，与大脑和神经系统的生理功能关系密切的在新情景中加工新信息的能力（液态智力）到成年时达到高峰，随年龄减退较早、较快，到60岁开始减退明显；而与知识、文化和经验相关的已习得的心理能力（晶态智力）到成年后仍保持较好，到70岁后才缓慢减退[7-8]。相关研究认为，增龄是引起认知下降的最重要因素，随着年龄的增加，与认知相关的脑区中的脑白质、脑灰质等组织密度减小，从而引起认知下降[9]。本研究发现，75岁以上老人的执行功能衰退明显加剧，这与前人的研究结果一致[10]。认知功能损害随着年龄的增长而逐渐明显,尤其是75岁以上人群更加显著,其原因可能与社区高龄老年人社会活动减少、机体多系统功能衰退、脑代谢降低以及身患慢性疾病有关[7，11，12]。

动物实验研究证实，脑源性神经生长因子（BDNF）、胰岛素样生长隐子（IGF-1）以及血管内皮生长因子（VEGF）等与认知功能相关的物质均出现随年龄增长而释放减少的现象[13-15]。

体力活动对于认知功能的影响具有选择性，相较于认知功能的其他方面，执行功能更易受体力活动影响[16-17]。本研究发现，参与测试的老年女性中，中、高体力活动水平的老年人其执行功能的抑制功能的得分显著高于低体力活动水平组，而中、高体力活动水平组间比较差异不显著；其刷新功能的得分中，中、低体力活动水平组间比较差异不显著，而高体力活动水平组与中、低体力活动水平组比较，差异具有统计学意义。除此以外，3组的转换功能得分差异没有统计学意义，可以看出，不同水平的体力活动对执行功能的影响具有选择性，抑制和刷新功能受体力活动水平的影响较大，转换功能的影响较小，这说明执行功能的3个子功能对体力活动水平的敏感性不同，转换功能的敏感性较低。Kristian S F等经过一系列筛选，最终选定282名平均年龄为73.1岁的无MCI和AD老年人进行跟踪研究，采用MRI技术分析脑白质的增龄性退化过程以及应用MMSE量表分析评价神经心理状况，3年后结果显示，体力活动对执行功能的影响最为显著，这一研究同样证实了体力活动对老年人认知功能的长期影响[18]。体力活动越多的人越不容易患老年痴呆症，经常进行低强度体力活动的老年人相比静坐老年人具有更好的认知功能[19-21]。研究认为，体力活动改善老年人认知功能的机制一是通过减少炎症病变，二是通过促进血管生成、增加大脑血流量、减少纤维蛋白的丢失等延缓神经血管的衰退，三是增加海马体积，减少突触蛋白的丢失，从而促进中枢神经系统的重塑[22]。心肺能力与大脑白质和灰质密度的下降有关，而高心肺能力的老年人两者密度下降较慢，体力活动可通过提高心肺适能从而提高老年人的认知能力[23-24]。LTP是突触可塑性的重要表现形式，是公认的学习记忆活动细胞水平的生物学基础，而脑源性神经营养因子（BDNF）是诱发和维持LTP的重要信号分子。运动可以增大海马体积，促进海马区脑源性神经营养因子（BDNF）在大脑特定区域的表达，从而改善认知功能[25]。

对于体力活动水平与执行功能关系的研究表明[26]，短时中等强度有氧运动干预能有效提高老年人抑制控制（Flanker 任务）能力，干预组P3电位潜伏期与控制组相比明显缩短，而高强度体力活动易造成运动疲劳而选择性地损害执行功能[27-28]。而本研究结果证实，高体力活动水平不会损害老年人认知功能，反而有助于其具备更好的执行功能,长期高度活跃的体力活动使老年人大脑额区皮层的执行控制神经网络的激活速度快，对冲突信息的识别效率高，占用的认知资源少，从而在反应行为上体现为更强的速度优势[29]。类似研究也证实，每周从事90min中等强度及以上体力活动对老年人的认知功能有改善作用[30]。

另外体力活动对执行功能的影响可能与运动类型有关，研究发现，太极拳运动和有氧运动对执行功能的影响较为明显，而力量练习对于执行功能的改善不明显[31-32]。神经电生理和影像学技术表明，前额叶是执行功能重要的物质基础，积极参与有氧运动可增加老年人前额叶背侧和顶叶脑区域激活度，Venkatraman[33]等干预研究进一步证实，与控制组相比，1年步行干预（每周步行150min以上）显著提高了老年组被试Digit Symbol Substitution任务准确率，且与左侧额中回和右侧顶叶皮层的激活呈显著正相关，同时积极体力活动组被试额区前带扣皮层产生的错误相关负电位ERN振幅降低[34-35]。但本研究发现，肌肉力量与执行功能的相关性较大，其原因可能是力量素质好的老年人多为年轻老人，其认知水平总体较高。

有研究者在控制人口学变量后发现，高体适能者的海马体积更大，空间记忆表现更好，而体适能的积极改变与额叶和颞叶的脑白质完整性增加以及短时记忆密切相关，而在控制了体适能变量以后，脑白质完整性与短时记忆不相关[36]。提示体适能水平可能是影响老年人认知功能的重要因素。

本研究显示，老年人功能性体适能测试中的6项身体素质都与认知功能有相关关系，并且上肢肌肉力量与柔韧性与认知功能的相关性大于下肢，原因可能是上肢更靠近大脑，并且上肢经常需要做更多的精细运动，需要更好的神经调控，从而能促进相关脑区神经的激活，而下肢此类运动相对较少。而一项应用脑成像技术研究拍手、握拳松拳、双手连续手指反转对大脑皮质激活的影响的结果证实拍手运动对认知正常老年人的整个大脑功能反应区影响最大，其中拍手运动对运动系统区、前运动系统区改变较大，双手连续手指反转对前额叶区改变较大[37]。另外，灵敏性与认知功能的相关系数较高，好的灵敏性需要复杂的神经支配，调查中得知，灵敏性好的老年人可能具有较好的运动习惯，运动可能促进了灵敏素质的保持，并有部分老年人参加太极剑等社团，可能与此类运动能改善柔韧性、灵敏性有关。而相关研究也发现，太极拳运动能有效改善老年人的执行功能、记忆功能、注意功能和全脑认知功能[38]。太极拳形式复杂多变，运动过程能够像认知训练一样，刺激中枢神经系统的兴奋性，改善大脑结构和功能。相比仅仅是单一动作反复重复的拉伸训练、力量训练，像舞蹈、杂技等伴有新技能学习的活动，对改善海马区、枕颞叶灰质等脑区的容积更显著[39]。除此以外，灵敏性好的老年人多是年轻老年人，其认知功能高于年老者也是可能的原因。后续将会针对这一发现做深入研究。

有研究者证实，高有氧适能的老年人在减少注意力分散方面往往有更好的表现，并且表现出和年轻人相似的fMRI激活模式[40]。已知老年人认知功能的退化与相关的脑区白质和灰质密度及数量减少有关，而有氧运动能显著增加这些脑区的神经结构数量，并通过增加大脑中BDNF水平来改善认知。有氧运动对认知功能尤其是执行功能的促进作用是目前研究较多的方面，这也提示高有氧适能的老年人可能具有更好的执行能力。研究认为，脑神经递质多巴胺和去肾上激素是影响认知的重要神经物质，有氧运动可引起大脑多巴胺和去肾上腺激素等神经递质水平的增加，这两种物质可激发大脑神经活性，从而改善认知[41]。

运动协调能力、移动速度与认知功能有着极强的相关性。在跌倒风险指数较高的老年人中研究发现，身体活动能力下降的同时伴有认知的衰退。相较于认知功能的其他方面，执行功能的衰退最为明显[42]，易跌倒老人的平衡能力必然下降，上述研究提示平衡能力和认知功能之间存在关联。实验研究和临床证据都表明大脑前庭尤其是额前区是保证动作协调控制的重要区域，也是与执行功能相关的区域，这可能也是运动速度、平衡能力和灵敏性与认知功能相关的原因[43]。韩国学者Jeong-Deok Ahn等人通过对108名平均年龄为74.4岁的老年男性和304名平均年龄为73.1岁的老年女性共412名受试者进行认知测验和体适能测试，并对数据进行相关和多重回归分析，结果表明，老年人功能性体适能中的上肢柔韧性、上肢肌力、下肢柔韧性、下肢肌力以及敏捷动态平衡能力、有氧耐力各项素质均与认知功能有统计学意义上的相关性,并且灵敏性和有氧耐力是老年人认知功能的独立影响因素[44]。这一结果也在此次研究中得到证实，灵敏性、肌肉力量以及有氧耐力与执行功能的相关性更大。

4 结 论

1）与60～74岁的年轻老人相比，75岁以上年老老人的执行功能明显下降，尤其表现为抑制控制和记忆刷新功能的减退。

2）中、高水平体力活动组的老年人具有更好的抑制功能，高水平体力活动组的老年人的刷新功能显著优于中等及低水平组，表明老年人可以通过增加体力活动水平来延缓认知老化速度。

3）老年人功能性体适能与执行功能显著相关，其中有氧耐力、肌肉力量和灵敏性等素质与执行功能的相关性更大，提示老年人可以通过提高有氧耐力、增强肌肉力量以及灵敏性锻炼来提高执行功能。

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