基于fMRI技术探讨太极拳运动促进认知功能的研究综述

龚肖奕 岳春林 李同洲

苏州大学体育学院，江苏 苏州 215021

太极拳是一种传统的中国气功运动，其特点是轻柔的身体运动、冥想和呼吸。作为一种不接触、中等强度、身心一体的运动，太极拳在中国已经流传了几百年，随着生活水平的提高，太极拳作为中华民族的传统文化被推广和发扬，以促进普通大众的健康。随着社会的发展，以及在政治观念、经济观念、文化观念和价值观念上的变化，太极拳的生命力经久不衰，其独特的运动方式以及其所蕴含的哲学思想影响了越来越多的人，如今在价值层面上来看，它的健身价值也得到了更多的关注。[1]

功能磁共振成像技术（function Magnetic Resonance Imaging，fMRI）是一项以血氧水平依赖（Blood oxygen level dependent, BOLD）信号变化为依据，间接反映局部脑区神经元功能活动的断层成像技术。功能磁共振成像技术以其无辐射、高时空分辨率等特点被广泛应用于医学、认知神经科学等领域的科学研究及临床诊断中。现如今，功能磁共振成像技术常被用作探索太极拳可能对老年人、疾病患者等锻炼者的认知功能产生的积极影响。本文通过对近十年的与基于功能磁共振成像技术的太极拳促进认知功能的文献研究，旨在从老年人、疾病患者群体的认知功能研究出发，阐明现阶段各方向的研究现状，探究太极拳促进认知功能可能的机制，并综合考虑功能磁共振成像技术在研究太极拳促进认知功能中的应用提出合理的建议与展望。

1 基于fMRI的太极拳促进老年人认知功能的研究

随着中国人口老龄化越来越严重，老年人的认知功能随年龄逐渐衰退这一问题也逐渐得到重视。太极拳以其独有的特点，非常适合老年人在日常生活中修身、养身、健身。太极拳对老年人认知功能影响的研究也因此成为热潮，已有大量研究表明太极拳锻炼会对老年人的记忆功能、执行功能、注意功能等认知功能产生积极影响。

记忆是指在认知过程中，从外界获得的信息、经验在大脑内部存储和提取的神经活动过程，当然也是人类认知功能的核心部分。记忆功能的减弱被认为是老年人认知功能衰退的重要标志，如刷新记忆的能力下降、记忆的总量减少等。越来越多的成像研究表明，认知训练和锻炼可能会引起大脑结构和任务相关激活的变化，而太极拳锻炼可能引起记忆提取过程中相关脑区的激活变化。Yin等发现太极拳锻炼后老年人的额中回、额上回和小脑前叶的低频波幅（fALFF）增强，表明太极拳锻炼改善了大脑的工作记忆功能。同样，梅剑等[2]也在横断实验中发现了太极拳对左侧额中回fALFF值的改善，即对老年人工作记忆能力的改善。针对相关脑区的低频波幅的变化，Jing等也发现经过太极拳干预的老年人在背外侧前额叶皮层的慢5波段和低频波段波幅增强，且这种大脑功能的增强与记忆功能改善呈正相关。除fALFF值的变化外，Jing等还发现太极拳练习可以增加海马与内侧前额叶皮层之间的静息态功能连接，且这种连通性的增强与老年人综合记忆功能的改善显著相关。针对局部一致性（ReHo）的变化，Yue等[3]发现老年人在经过长期的太极拳练习后，在左内侧颞叶，特别是海马和海马旁回，以及梭状回的区域ReHo显著升高。而对于任务态功能磁共振的数据处理，在执行n-back的任务时，发现太极拳锻炼者在右侧额极和额上回的脑活动减弱。

执行功能是指在执行认知任务时，协调和控制认知神经活动的过程，包括抑制、转换和刷新三个部分。研究者发现，经过太极拳练习，老年人与执行功能有关的脑区的静息态功能连接（rs-FC）有所改善，如：太极拳锻炼者的内侧前额叶皮层和内侧颞叶之间的静息态功能连接增强；右侧前额叶皮层和尾状核以及壳核之间的静息态功能连接增强；背外侧前额叶皮质和前扣带回皮层以及左侧额上回之间的静息态功能连接降低。除静息态功能连接外，Zheng等发现太极拳影响了老年人颞中回和小脑后叶的局部一致性。在执行Stroop任务的任务态功能磁共振研究中，Ana等发现太极拳锻炼者的右胆碱内皮层、枕外侧皮层和枕极的激活程度减弱。这种激活程度的减弱，被认为是太极拳锻炼者在应对高认知负荷任务时所付出的更少努力，或仅需要更低的大脑激活水平，即可满足在转换任务中的需求，陈爽在长期练习太极拳的老年人的左侧额中回、额上回和楔前叶同样发现了激活程度减弱的现象，更加印证了这种观点。

注意功能是一种意识的聚焦或集中的能力，是指认知过程中，对一定对象以生动、清晰的方式进行指向或集中。老年人在执行注意任务时，往往激活额中回、额下回、辅助运动区、顶下小叶等脑区，在进行一段时间的太极拳联系后，其左额上回、左额下回三角部、右角回、左顶叶下回显著激活，且右侧尾状核激活水平显著增加，左侧颞上回激活水平下降。此外，长期的太极拳锻炼还会增加楔前叶和枕中回的功能连接强度，并且更大程度的激活左侧辅助运动区和右侧枕下回。在脑网络水平上，太极拳练习使得双侧额定神经网络、默认网络、前扣带回—背侧前额回—角回网络的fALFF值降低。[4]Chen等创新性的引入体素镜像同伦连接（VMHC）作为评价脑功能专门化的手段，发现太极拳锻炼使得老年人在额中回的VMHC值降低，并发想太极拳训练时长与中央前回和楔前叶的VMHC值呈负相关。其中楔前叶在默认模式网络中发挥着注意力转移、记忆提取等多种高阶认知功能，太极拳训练中的冥想训练可以诱导楔前叶的结构和功能发生改变，而该实验证明了太极拳练习可能改变楔前叶中两半球的功能整合。

除上述提到的认知功能外，Yue等对比了太极拳与步行对老年人认知功能的影响后发现长期的太极拳训练可以增加楔前叶和枕中回的功能练习，且在左侧运动辅助区和右侧枕下回的活化程度高于步行带来的影响。Liu等还发现了太极拳可以有减轻老年人的遗憾情绪，通过加强老年人额叶和纹状体的功能连接性，促进老年人的情绪调节。

2 基于fMRI的太极拳促进疾病患者认知功能的研究

太极拳融合了身心医学的特点，体现了中医“形神合一”的康复理论。由于速度慢，相对安全，特别适合老年人练习，已成为我国传统的代表性练习之一。有丰富的临床证据表明，太极拳运动可以改善认知功能，改善平衡，控制血压，预防跌倒，提高生活质量。

脑小血管病(Cerebral small vessel disease, CSVD)是指由各种小血管病理过程引起的涉及脑白质和深部灰质损害的一系列临床、影像学和病理综合征。CSVD的认知功能障碍是最常见的认知障碍之一，约30%-64%的CSVD患者存在不同程度的认知损害。许多研究表明，运动疗法可以通过多种途径刺激神经元来增强大脑功能，从而改善认知功能。然而，经典的有氧训练主要通过保持运动强度和改善心脏功能来改善认知能力此外，高强度间歇运动也会给CSVD患者带来更大的风险。太极拳由于其特殊的运动强度与复杂的运动训练和呼吸控制练习相结合而成为一种身心运动疗法。Zhong等[5]计划利用太极拳对CSVD患者进行干预，并使用功能磁共振成像技术对干预结果进行判定，以测定太极拳对CSVD患者的认知功能产生的影响。膝关节骨关节炎（KOA）是一种高度流行的致残关节疾病，对于其产生的疼痛，现阶段的药物干预并不能产生很好的效果或会产生极大的副作用，因此Liu等[6]使用探索运动太极拳之一身心锻炼作为疼痛管理的方法，发现背外侧前额叶皮层与补充运动区的静息态功能连接下降，背外侧前额叶皮层与前扣带回皮层之间的静息态功能连接增加，且干预产生的脑功能变化与实际疼痛变化之间存在正相关，证实了太极拳对于KOA患者疼痛调节产生的有利影响。重度抑郁是一种广泛性和衰弱性的临床疾病，与情绪相关的症状有关，对自我相关信息持续注意偏见。太极拳被认为可以通过身心冥想运动促进活力感，以深呼吸来改善潜在的生理和心理失衡。Xu等[7]发现重症抑郁患者在进行太极拳干预后，自我报告的抑郁情绪下降，活力增加。并且通过神经影像学研究发现，抑郁情绪的降低与右前岛叶、颞上回和尾状核之间的静息态功能连接增加相关；而活力感的增加与右后岛叶和感觉运动过程相关区域之间的静息态功能连接增加相关。纤维肌痛是一种复杂的疾病，其特征是慢性和广泛的肌肉骨骼疼痛。越来越多的证据表明，中枢神经系统在纤维肌痛的病理中发挥着关键的作用。数据分析发现，纤维肌痛患者的下丘脑内侧和与丘脑静息态功能连接减少，而经过太极拳干预后，纤维肌痛患者的丘脑与下丘脑内侧以及杏仁核的功能连接增强，并且伴有临床症状的改善。