简单反应速度训练对轻度认知障碍老年人执行功能的影响

2021-04-23魏晓霏刘从勇钱凯莉

康复学报 2021年2期

张弘，魏晓霏，刘从勇，钱凯莉，李淳，李让，江园*

1同济大学附属上海市第四人民医院，上海200081；

2成都医学院第一附属医院，四川成都610500

老龄化不仅是机体的衰老和生理功能的退变，还同时伴随有心理功能、认知功能的衰退［1］。认知功能的衰退在老年人中表现最为明显，影响也最为突出，不仅降低老年人的生活质量，还可能进展为阿尔茨海默病（alzheimer disease，AD）［2］，给患者及其家庭和社会带来沉重负担。轻度认知功能障碍（mild cognitive impairment，MCI）是介于正常老龄化和痴呆的一种临床状态，主要表现为记忆力减退和执行功能（executive function，EF）降低［3］。有研究显示，有10%～15% MCI老年人会发展为AD，而MCI被认为是开展早期痴呆预防措施的最佳时期［4］。因此，本研究通过简单反应速度训练对MCI老年人进行干预，观察MCI老年人的执行功能和血清脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）的变化情况，评价该训练对MCI老年人执行功能障碍的影响，探索早期预防痴呆的干预措施。

1 临床资料

1.1 病例选择标准

1.1.1 诊断标准符合《中国痴呆与认知障碍诊治指南：轻度认知障碍的诊断和治疗》推荐的国际MCI工作组标准和欧洲阿尔茨海默病联合会MCI工作组标准［5］。主要包括：①主诉有记忆减退，记忆障碍是基本和主要的主诉；②有记忆减退的客观检查证据（记忆下降程度低于年龄和文化匹配对照的1.5个标准差以上）；③一般认知功能正常；④日常生活能力保留；⑤无足够的认知障碍诊断为痴呆。

1.1.2 纳入标准 ①年龄：65～75岁；②简易精神状态检查表（minimum mental state examination，MMSE）评分：23～26分，蒙特利尔认知评估量表（Montreal cognitive assessment，MoCA）评分：20～24分；③小学及以上文化程度，能理解执行功能测验的内容；④心功能Ⅱ级以上，且肢体活动自如，可以参加运动训练；⑤高血压病患者血压控制良好，糖尿病患者血糖控制良好；⑥自愿参加本研究，同时取得家属知情同意，并签署知情同意书。

1.1.3 排除标准 ①既往有颅脑损伤、颅内疾病、精神疾病病史；②既往有酒精、药物或其他影响中枢神经系统功能的物质滥用史；③精神发育迟滞；④存在严重认知障碍、肢体运动功能障碍；⑤存在严重的心、肝、肾功能不全；⑥存在严重骨质疏松症；⑦色弱、色盲；⑧不能主动配合完成测验。

1.1.4 中止及脱落标准 ①依从性不高，无法配合完成量表评定或采血；②因自身原因或其他客观原因无法完成完整／分解训练。

1.2 一般资料

于2016年1月—2018年6月间在成都市新都区采用方便抽样的方法选择MCI老年人64例。按照随机数字表法分为对照组和观察组，每组32例。2组年龄、性别、基础疾病史等一般资料比较，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性，见表1。本研究经成都医学院第一附属医院伦理委员审查通过（审批号：2015CYFYHEC-039-02）。

表1 2组一般资料比较（±s）Table 1 Comparison of general data between two groups（±s）

组别对照组观察组性别例数32 32年龄／岁70.3±3.7 71.4±3.2基础疾病史男女15 18 17 14高血压／年11.7±6.3 12.1±5.4糖尿病／年13.3±5.1 12.6±4.9

2 方法

2.1 干预方法

2.1.1 对照组 ①健康训教：每2周进行1次轻度认知障碍健康教育宣教讲座，讲授《轻度认知障碍预防保健手册》相关知识。②电话随访：1次／周，了解受试者的生活及病情状况。连续干预3个月。

2.1.2 观察组在对照组的基础上进行简单反应速度训练，主要包括：平地行走、上下楼梯和跨越障碍训练，具体如下。

2.1.2.1 分解训练 ①平地行走分解训练：受试者原地站立并听从训练者口令或观察信号灯变化（红灯表示先迈左脚，绿灯表示先迈右脚）迈出左脚或右脚，受试者重心前倾到前支撑脚后，保持2 s，收回迈出的左脚或右脚，原地站立后等待下1次口令或信号灯变化，10次／组，2组／d。②上、下楼梯分解训练：受试者站立在台阶前或台阶下并听从训练者口令或观察信号灯变化迈出左脚或右脚踏上台阶或踩到地面，受试者重心前倾到前支撑脚后，保持2 s，收回迈出的左脚或右脚后原地站立，等待下1次口令或信号灯变化，10次／组，2组／d。③跨越障碍分解训练：受试者站立在橡胶障碍物（长×宽×高：30 cm×5 cm×20 cm）前并听从训练者口令或观察信号灯变化迈出左脚或右脚跨过障碍物，受试者重心前倾到前支撑脚后，保持2 s，收回迈出的左脚或右脚后原地站立，等待下1次口令或信号灯变化，10次／组，2组／d。受试者依次进行以上训练。

2.1.2.2 完整训练 ①平地行走完整训练：受试者原地站立并听从训练者口令或观察信号灯变化迈出左脚或右脚，直线行走15 m后原地站立，等待下1次口令或信号灯变化，10次／组，1组／d。②上、下楼梯完整训练：受试者站立在台阶前或台阶下并听从训练者口令或观察信号灯变化迈出左脚或右脚连续登上5级台阶或连续走下5级台阶后原地站立，等待下1次口令或信号灯变化，10次／组，1组／d。③跨越障碍完整训练：受试者在起点站立并听从训练者口令或观察信号灯变化迈出左脚或右脚直线步行，步行至障碍物前听从训练者口令或观察信号灯变化迈出左脚或右脚跨过障碍物，20 m直线距离内跨过5个障碍物至终点，5次／组，1组／d。

2.1.2.3 变换训练该训练包括2个方面：①改变对刺激信号的接收形式，如由视觉接收的刺激信号改变成听觉触觉的形式。②改变回答反应的动作形式。具体训练方式如下：①训练者在平地行走、上下楼梯和跨越障碍训练时随机给予受试者口令指示或信号灯指示，受试者根据指令做出相应动作，3次／组，1组／d。②训练者在平地行走、上下楼梯和跨越障碍训练时随机给予患者口令指示或信号灯指示，受试者做出与指令相反的动作，3次／组，1组／d。

2.1.2.4 运动感觉训练训练者规定受试者进行平地行走、上下楼梯和跨越障碍训练的单次训练标准耗时分别为10、10和20 s。每次训练记录患者实际耗时，3次／组，1组／d。

以上训练内容根据受试者耐受情况进行调整，每次训练30～40 min，1次／d，5次／周，共持续干预3个月。训练过程中受试者出现身体不适，立即停止训练，监测心率、血压，及时给予对症处理。

2.2 观察指标

2.2.1 执行功能评价采用执行功能行为评定量表成人版（behavior rating inventory of executive function-adult version，BRIEF-A）、执行功能缺陷综合征的行为学评价测验（behavioral assessment of dysexecutive syndrome，BADS）、连线测验（trail making test A and B，TMT）评价患者执行功能情况。

2.2.1.1 BRIEF-A评分该评定量表包括自评和他评问卷两部分［6］。①行为管理指数：行为管理指数（behavior regulation index，BRI）包括抑制、转换、情感控制和自我监控4个因子。②元认知指数：元认知指数（metacognitive index，MI）包括任务启动、工作记忆、计划、组织和任务监控5个因子。自评和他评问卷均包括75个条目，每个条目采用3级评分（1分：从不；2分：有时；3分：经常）评定患者的执行功能受损程度，总分越高表示执行功能受损越严重。

2.2.1.2 BADS评分 ①规则转换卡片测验（rule switching card test，RSCT）；②动作计划测验（action plan test，APT）；③找钥匙测验（key seek test，KST）；④时间判断测验（time judgment test，TJT）；⑤动物园分布图测验（zoo map test，ZMT）；⑥修订的六元素测验（modified six-element test，MSET）。每项都由初步积分换算成标准分。单项标准分范围0～4分，总标准分0～24分，错误率越高，得分越低，分值越低说明执行功能越差［7］。

2.2.1.3 TMT时间TMT是常用于反映MCI患者认知定势转换的评价方法，运用较为广泛。该测验属于Halstead-Reitan成套神经心理测验中的1个部分，主要分为A、B两部分［8-9］。①A部分：要求受试者将纸上的25个数字按由小到大的顺序连接并记录时间（TMT-A）。②B部分：要求受试者按顺序交替连接25个数字和字母并记录时间（TMT-B）。评分指标为TMT-A、TMT-B和干扰量。TMT-A主要反映患者右侧大脑半球（直线运动速度）功能；TMT-B则反映左侧大脑半球（知觉运动速度和定势转换能力）功能，是MCI患者发展到AD的早期预测指标；干扰量代表的是TMT-B与TMT-A的差值（即TMT-B耗时数－TMT-A耗时数），用于评价从一个目标转移到另一个目标的转化能力。干扰量数值越大，任务转换功能损害越严重。

2.2.2 血清神经营养因子检测取受试者空腹静脉血约5 mL，3 000 r／min离心5 min后静置，取血清后按酶联免疫吸附检测（enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）试剂盒（上海江莱生物科技有限公司）说明书采用ELISA法检测BDNF水平。

2组受试者均在干预前、干预3个月后进行上述评价和检测。

2.3 统计学方法

采用SPSS 20.0统计软件进行统计学处理。计量资料以（±s）表示，数据符合正态分布，组内比较采用配对t检验，组间比较用独立样本t检验；计数资料组间比较采用χ2检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

3 结果

3.1 2组干预前后BRIEF-A评分比较

见表2。

表2 2组干预前后BRIEF-A评分比较（±s）分Table 2 Comparison of BRIEF-A sores between two groups before and after intervention（±s）Scores

注：与干预前比较，1）P＜0.05；与对照组比较，2）P＜0.05。Note:Compared with before intervention,1)P＜0.05;Compared with the control group,2)P＜0.05.

组别对照组例数32观察组32时间干预前干预后干预前干预后抑制10.8±2.1 11.3±1.8 11.2±1.9 10.1±2.4转换11.7±1.7 11.2±1.8 11.5±2.0 9.3±1.11）2）情感控制13.9±2.6 13.3±2.3 14.8±2.4 12.9±1.5自我监控7.8±1.0 7.9±1.0 7.6±1.1 7.3±0.8 BRI 46.5±7.1 45.7±5.6 44.7±6.1 40.3±4.42）总分102.5±9.6 101.7±11.3 103.7±8.8 92.3±12.61）2）组别对照组例数32观察组32时间干预前干预后干预前干预后任务启动11.3±2.3 11.7±2.0 11.6±2.7 9.8±1.62）工作记忆12.9±2.2 12.7±1.7 13.2±1.6 10.9±1.81）2）计划14.6±2.8 13.8±2.3 14.7±1.9 12.1±1.91）2）组织10.9±2.3 10.7±2.3 10.8±1.7 9.5±1.1任务监控8.8±1.4 8.6±1.3 9.2±1.7 7.9±2.11）MI 56.1±5.2 55.2±6.0 55.6±4.9 49.5±4.11）2）

3.2 2组干预前后BADS评分比较

见表3。

表3 2组干预前后BADS评分比较（±s）分Table 3 Comparison of BADS scores between two groups before and after intervention（±s）Scores

注：与治疗前比较，1）P＜0.05；与对照组比较，2）P＜0.05。Note:Compared with before intervention,1)P＜0.05;Compared with the control group,2)P＜0.05.

KST 1.34±0.91 1.41±0.35 1.31±0.43 1.81±0.531）2）组别对照组例数32观察组32时间干预前干预后干预前干预后RSCT 1.32±0.37 1.51±0.44 1.27±0.57 1.73±0.392）APT 1.24±0.57 1.36±0.51 1.25±0.52 1.55±0.63 TJT 1.17±0.81 1.21±0.39 1.14±0.56 1.67±0.341）2）ZMT 1.53±0.61 1.51±0.33 1.55±0.41 1.88±0.471）2）MSET 1.27±0.77 1.29±0.49 1.31±0.63 1.47±0.77总标准分7.73±3.45 7.86±3.55 7.84±3.71 9.94±4.711）2）

3.3 2组干预前后TMT时间比较

见表4。

表4 2组干预前后TMT时间比较（±s）秒Table 4 Comparison of TMT times between two groups before and after intervention（±s）s

注：与治疗前比较，1）P＜0.05；与对照组比较，2）P＜0.05。Note:Compared with before intervention,1)P＜0.05;Compared with the control group,2)P＜0.05.

干扰量87.23±15.39 85.13±19.56 89.19±12.81 62.93±17.831）2）组别对照组例数32观察组32时间干预前干预后干预前干预后TMT-A 77.51±7.79 74.39±6.13 78.76±9.10 65.01±8.832）TMT-B 167.07±12.71 163.39±14.63 170.21±10.59 129.13±17.311）2）

3.4 2组干预前后BDNF水平比较

见表5。

4 讨论

随着人类年龄的增长，机体老化不可避免地表现出不同程度的认识功能障碍，比如记忆力减退、执行功能衰退等。执行功能是一种高级、复杂的认知功能，主要包括抑制控制、工作记忆和认知转换，是个体整合多种认知过程并协同操作以实现某一特定目标的能力，涉及注意力、记忆力和运动机能等多方面，也是保证个体日常生活、社会功能的重要环节。执行功能衰退表明大脑对外界信息的储存、加工、提取的能力下降，导致个体认知、学习、言语、执行等功能出现不同程度的障碍。MCI是一种处于正常衰老与痴呆之间的过渡性临床综合征。有研究认为MCI是痴呆的早期阶段，MCI老年人是痴呆的高危人群［10］。MCI老年人存在不同程度的执行功能障碍，但是因为不足以影响其日常生活，所以往往忽视了对MCI的诊断和防治。目前临床上尚无专门治疗MCI的药物，一般采用AD药物来治疗MCI［11］。然而，药物干预MCI的效果并不明确且长期干预容易产生副作用。有研究显示，慢跑、行走、太极拳、功率自行车等有氧运动作为非药物治疗模式不仅可改善老年人的认知功能（尤其是执行功能），而且对MCI老年人的执行功能障碍也具有显著的改善作用［12］。此外，这些有氧运动在提高老年人脑容量及有氧能力的同时也促进大脑的可塑性，激活执行功能相关脑区的神经网络。然而，现有的运动治疗模式相对单调、缺乏规范、针对性不足，因此，需要一种科学、规范、有针对性的运动治疗手段改善MCI老年人执行功能障碍，从而有效预防痴呆。

表5 2组干预前后BDNF水平比较（±s）pg／mLTable 5 Comparison of BDNF levels between two groups before and after intervention（±s）pg／mL

注：与治疗前比较，1）P＜0.05；与对照组比较，2）P＜0.05。Note:Compared with before intervention,1)P＜0.05;Compared with the control group,2)P＜0.05.

组别对照组观察组例数32 32干预前27.39±2.79 26.87±2.10干预后29.18±3.13 37.91±1.811）2）

4.1 简单反应速度训练可改善MCI老年人执行功能障碍

本课题组前期研究发现，利用简单反应速度训练可以有针对性地提高老年人的中枢反应速度、动作过程处理能力、注意力集中程度，进而延缓认知老化和改善老年人的认知功能［13］。本研究结果显示，与干预前比较，干预3个月后观察组转换、工作记忆、计划、任务监控、MI、总分评分和TMT-B、干扰量水平均明显降低，观察组KST、TJT、ZMT、总标准分均明显升高；与对照组比较，观察组转换、任务启动、工作记忆、计划、BRI、MI、总分评分和TMT-A、TMT-B、干扰量水平均明显更低，观察组RSCT、KST、TJT、ZMT、总标准分均明显更高。这提示，简单反应速度训练可以有效提高MCI老年人的执行功能，特别是能显著提高MCI老年人的内部转换、工作记忆和缓存等方面的能力。简单反应速度训练通过分解训练、完整训练、变换训练和运动感觉训练等形式对平地行走、上下楼梯和跨越障碍等进行有针对性的训练，能使MCI老年人保持合理的运动负荷，维持身体运动机能，促进血液循环，提高脑容量和有氧能力，有益于改善认知功能；在运动的同时指导MCI老年人根据指令或信号灯的变化做出反应，这种视、听感觉-动作反应模式对MCI老年人的注意力、记忆力和认知功能给予针对性的锻炼，有助于改善抑制、工作记忆和认知转化能力；而运动感觉训练强化了MCI老年人对时间-空间变化的认知反应，从而提高时间判断、空间分布、认知转化等能力。经过信号输入、认知加工后输出的运动训练模式，更适用于MCI老年人的执行功能训练。

4.2 简单反应速度训练可提高MCI老年人BDNF水平

本研究结果显示，观察组经简单反应速度训练干预3个月后，血清BDNF水平较训练前明显升高，且显著高于对照组。这提示，简单反应速度训练可提高MCI老年人BDNF水平。BDNF是在脑内合成的一种对神经元具有保护修复作用的小分子碱性蛋白［14］，也是脑内神经元和神经胶质发育所依赖的物质［15］，主要分布在海马、大脑皮质等区域，对神经元的活动特别是认知功能具有重要意义［16］。BDNF不仅参与神经元连接与突触可塑造性的调节，也参与长时程增强效应和学习的可塑性机制，高水平的BDNF对预防或延迟老年痴呆的发生以及增强记忆具有重要意义。简单反应速度训练这种有氧运动模式可以增强执行功能相关脑区的血流水平，有效刺激BDNF合成分泌，提高大脑可塑性、神经元功能和大脑神经元网络的整体效率，从而改善MCI老年人的执行功能。这与有研究显示游泳、跑轮等有氧运动可以提高大鼠海马神经元中BDNF表达水平的结果一致［17］。