太极拳练习对老年人认知姿势控制能力的影响研究进展

张亚军 高 宁 张子晗 王凯燕 陈 波 孙苞钛 吴嫔赟

(绍兴文理学院 医学院， 浙江 绍兴 312000)

每年约有30%的老年人发生跌倒，跌倒已成为继癌症、心脏病、脑卒中、呼吸系统疾病排名第五的老年人致死因素[1]，老年人跌倒预防也成为世界性的公共卫生问题.一般认为老年人跌倒高发往往与增龄性的神经系统、感觉系统及运动系统等身体的结构和功能衰退有关，这些均不同程度地影响老年人姿势控制能力.然而姿势控制并不是单纯的神经肌肉控制，还包括与认知功能的交互作用；认知心理学研究发现姿势控制多与交谈、思考及决策等认知任务同时发生，这些任务均不同程度消耗和占用大脑资源，对人们的姿势控制能力产生影响[2]，而老年人作为认知损害的高发群体，跌倒发生的风险势必增加.因此，有学者提出了“认知-姿势双任务范式”，即在执行认知任务和姿势控制的同时，研究认知任务与姿势控制间的交互干扰关系，该范式可以有效模拟现实生活中的多任务场景，从这一角度分析老年人跌倒预防也更具实践价值.

近年来，太极拳练习对老年人跌倒预防日益引起学界关注，其作为一项身心运动，可以有效改善老年人平衡能力、柔韧性以及神经肌肉协调性等，从而提升老年人的姿势控制能力[3]；此外，还有研究表明太极拳练习对老年人整体认知功能和记忆力改善具有积极意义，尤其是执行功能、工作记忆[4-5].但上述结果多来自单任务研究，认知-姿势双重任务条件下太极拳练习对老年人姿势控制能力的报道尚不多见.因此，本文就太极拳练习对老年人认知姿势控制能力的影响研究进行综述，以期为今后深入研究太极拳练习预防老年人跌倒机制提供参考.

1 认知-姿势控制双任务研究范式

姿势控制是指控制身体在空间的位置以达到稳定性和方向性的目的，其中稳定性反映了控制身体中心与支撑面关系的能力，而方向性是保持身体节段间和身体于任务环境间适当关系的能力.姿势控制确保方向性和稳定性是人类自主活动不可或缺的一部分，传统观点认为姿势控制是一种没有意识参与的一种自动活动，一般认为姿势控制也几乎不需要注意的参与.实际上，人类在完成移动、体位转换、作业性操作等日常活动时，往往多与交谈、思考以及决策等认知任务同时产生，还有研究不断证实注意资源分配会影响姿势控制能力[2]，即使看似简单的动作技术，但对注意资源需求较多或被试本身注意力有限，将造成动作技术完成困难，Kerr等首先证实了认知与姿势控制交互干扰效应的存在，认知任务出错增加的同时姿势控制能力减弱，姿势控制有明显的注意需求[6].

目前认知与姿势控制交互干扰效应的研究主要采用经典的双任务范式，即被试执行站立、行走或坐位等姿势控制动作的同时，完成指定的认知任务，这些认知任务主要涉及视觉工作记忆任务、视觉空间N-back任务，随机数字或字母生成任务、反应时任务、计算任务、数字记忆任务等.通过探讨认知任务和姿势控制任务同时执行时被试的表现，分析认知与姿势控制的交互干扰关系，确定二者的相互影响程度，其中最常用的绩效评价指标是双任务成本(dual-task cost)，即(dual task—single task)/single task ×100%，该指标可以准确反映双任务条件下被试的认知姿势控制能力.此外，日常生活中认知姿势控制双任务无处不在，而认知姿势控制双任务范式可以有效模拟日常生活中多任务场景[7].因此，采用认知-姿势控制双任务范式探索老年人跌倒发生机制以及跌倒预防的策略更具有实践意义.

2 认知-姿势双任务在老年人跌倒研究中的应用

老年人作为认知损害的高发群体，同时伴有增龄性的感觉系统、神经系统以及运动系统功能衰退，这些身体结构和功能的减弱不同程度影响到老年人运动控制能力，势必增加跌倒风险.而跌倒会造成老人骨折、机体功能缺损及其他伤害发生，在心理上也将产生跌倒恐惧(concern about falling，CoF)，跌倒恐惧使得老人身体功能和步行能力降低，久而久之形成身体机能逐渐下降的恶性循环，严重影响日常生活能力[8].已有研究显示跌倒恐惧还使得老人行走时应对外界复杂环境的能力下降，对注意力资源需求增多[9].鉴于此，国外学者采用认知姿势双任务范式针对不同认知水平以及患有中枢神经系统疾病老年人进行了大量的横断面以及随机对照研究，以期改善衰老引起的认知姿势控制能力的交互干扰程度，阐释老年人跌倒机制和对跌倒预防的新策略.

关于老年人认知-姿势双任务与跌倒关系研究多集中于特定疾病如：帕金森、阿尔茨海默综合征以及脑卒中等，发现相对于健康老年人，认知损害老人双任务操作水平明显下降，健康老人倾向于将认知资源分配给更高价值的姿势控制，采取“姿势优先”策略，维持身体平衡，从而实现安全转移；而认知损害老人在面对多重任务时，多数能够完成比较简单的双任务，如步行同时回答问题，但步行任务复杂程度提升时，他们不仅回答问题错误，步行稳定性也下降[10-12].上述结果提示，提升老年人认知-姿势控制双任务条件下资源分配能力可能对预防跌倒的具有重要作用.在Dorfman等[13]研究中发现，对于有跌倒史的老人，进行跑步训练的同时结合认知训练(如：算数、听力、语言流畅性训练等)，6个月后期姿势控制能力和认知功能得到改善.另一项针对阿尔茨默综合征患者的研究中也发现，执行步行或上下楼梯运动任务过程中结合认知训练4个月，患者认知功能改善，姿势控制能力更好[14].从已报道的针对健康老年人或患有特定疾病老人的认知姿势控制双任务研究来看，多采用运动结合认知功能训练的双或多任务干预模式，虽然对老年人的认知姿势控制能力产生了积极影响，但此类干预方案本身略显复杂，可能造成临床或老年人操作完成困难.因此，积极探索研究既能延缓老年人增龄性机能衰减又能改善认知功能的干预策略可能是今后老年人跌倒预防及干预的关键.

3 太极拳练习对老年人跌倒预防作用

太极拳练习有效预防跌倒已获得国内外学术界广泛共识，并从生理学、生物力学以及神经科学等视角深入探讨了其相关机制，明确了太极拳练习以增强老年人姿势控制能力和改善认知功能对跌倒预防产生积极影响.但上述结果多在单任务实验条件下获得，而老年人在日常生活中应对“认知-姿势控制”双重任务或多重任务的挑战无处不在，那么太极拳练习对双任务条件下老年人认知姿势控制能力的影响如何，即认知-姿势控制交互干扰下的运动表现，从该角度探讨太极拳预防跌倒可能更具临床实践价值并深化对其机制的理解和认识.

3.1 单任务条件下太极拳练习对老年人认知姿势控制能力的影响

太极拳作为老年人跌倒预防的有效手段日益引起研究者重视，其对改善老年人平衡能力、柔韧性、神经肌肉协调以及认知功能等方面的积极作用也均已得到众多研究证实.其中，赵媛等[15]对发表于2002年—2012年国内外期刊中关于太极拳运动对平衡功能和跌倒预防的一项系统评价研究中发现太极拳运动通过改善平衡能力，提高反应能力，增强稳定性、柔韧性和耐力等途径改善老年人的平衡及步态，起到减少和预防跌倒发生的作用，优于常规运动或物理治疗组，表明太极拳练习对于延缓增龄性的机能衰退具有积极效应；此外，国内外也不断有研究证实太极拳练习对于老年人认知功能改善具有重要作用，Wu Yin等[4]采用meta分析方法发现太极拳作为一种身心运动，长期练习有益于中老年人的整体认知功能、执行功能和记忆功能的改善，尤其是对工作记忆力的改善有长期作用.可见，太极拳练习对于增强姿势控制能力和改善认知功能均具有积极作用.

3.2 太极拳练习对老年人认知-姿势控制交互干扰的影响

随着认知心理学研究的不断深入，认知功能与姿势控制的交互干扰效应逐渐引起学者们的关注，而认知姿势控制双任务研究范式也成为太极拳练习预防跌倒机制探索的新工具.然而，目前关于太极拳练习对“认知—姿势控制”双任务条件下运动表现影响的研究相对较少，从已有报道的研究类型来看，主要涉及横断面研究、无对照前后比较试验和随机对照试验，研究对象涵盖健康老年群体、帕金森、脑卒中以及慢性疼痛患者[16-20]，相关研究中受试者人数集中在20～60之间，总体样本量偏小，可能会影响研究结果准确性，同时也造成了现有研究中缺少对性别以及年龄等影响因素的探讨.

3.2.1 研究范式

目前应用于太极拳练习对老年人认知-姿势控制交互干扰的双任务研究范式以“完成步行、上下台阶或维持站位平衡同时执行认知任务”形式为主，其中认知任务涉及串行减法(serial subtractions)、听觉空间搜索任务(the Star Movement Task)、听觉Stroop任务以及对物体识别(naming vegetables or fruits )等[1,18-21]，相关研究多选取听觉stroop任务和串行减法两种类型，这可能是为了方便同时执行运动控制任务.此外，还有学者针对不同类型认知任务条件下步行的速度和认知姿势控制交互干扰效应进行研究，发现健康成年人双重任务条件下的运动表现及双任务成本受认知任务类型和复杂程度影响显著[22,23]，说明调控认知功能的不同脑区与运动中枢在认知-姿势交互干扰时对认知资源的整合能力存在差异.因此，探索太极拳练习对老年人跌倒预防的认知-姿势控制交互干扰机制时需注意双任务研究范式中认知任务的类型及复杂程度选取.

3.2.2 干预效果

依据现有报道所涉及双任务研究范式中运动形式选取情况，可将太极拳练习对认知姿势交互干扰的研究分为“步行结合认知任务”和“上下台阶结合认知任务”两种类型，但相关研究结果尚不一致，这可能与整体研究数量不足以及已有研究中样本量少、太极拳干预时间短以及认知任务类型多样等因素有关.

选取步行结合认知任务干扰的研究发现，单或双任务条件下太极拳练习对老年人的步行相关参数如：步速、步长、跨步时长等均有积极效用，但与非太极拳练习者比较，太极拳练习者双任务条件下的步行表现并无显著优势.针对不同性别的健康老人和老年脑卒中患者进行12周太极拳干预的相关研究表明，受试者在步行同时执行诸如串行减法或听觉stroop任务条件下，太极拳练习组与常规运动干预组以及对照组双任务条件下的步长、步速、跨步时长、步长变异性以及跨步时长变异性等指标均无显著差异[18,24,25]；而在其他两项以健康老人和中老年帕金森患者为研究对象、实施6个月太极拳干预的研究，发现太极拳组受试者步长变异性、跨步时长变异性以及双任务成本存在较大幅度下降，但无统计学意义[19,26]，提示太极拳练习对双任务条件下步行表现的影响可能与干预时间有关.此外，有横断面研究发现长期太极拳练习健康老人(24.5±12年)步行同时完成串行减法，其跨步时长变异性明显低于初学者[26]，在一定程度上支撑上述推测.

对于选取上下台阶结合认知任务干扰的研究，多数认为太极拳练习对于单/双重任务条件下老年人上下台阶时稳定性的维持有积极作用且显著优于非太极拳练习者.其中Song QP等[1]发现长期太极拳练习者(9.8±5.6年)上台阶同时执行串行减法任务，此过程中身体姿势稳定性显著优于执行相同双重任务的非太极拳练习者；而Lu X等[16]则通过对太极拳长期练习者(6.7±4.6年)与非太极拳练习者下台阶过程中的稳定性比较，发现双任务条件下太极拳练习者压力中心轨迹和面积最小，稳定性明显优于非太极拳练习者.然上述研究均为横断面研究，在Lu X等[17]的另一老年女性随机对照试验中，采用相同的双任务研究范式，发现16周太极拳练习可显著减小单/双任务条件下压力中性轨迹和面积，而对照组无此显著变化，为上述研究结果提供了更坚实的证据.但在Chan WN等[27]研究中却发现，老年脑卒中患者经过12周太极拳干预，执行“下台阶-听觉stroop干扰”双重任务时，太极拳练习组(9人)在维持稳定性方面与常规运动干预组(7人)、对照组(9人)并无显著差异，这可能与各组受试者人数偏少有关.

4 总结与展望

综上可知，跌倒是影响老年人健康的重要因素，太极拳对老年人跌倒预防的有效性业已获得广泛共识，但太极拳练习对老年人认知姿势控交互干扰效应的研究尚需深入，今后尤要关注“认知—姿势控制研究范式”的多样性，保证认知任务类型、运动方式以及姿势控制评估方法等因素选取的科学性，进而揭示太极拳练习对跌倒预防的认知心理学机制.