有氧运动对老年痴呆患者徘徊行为及认知功能改善的机制研究进展

马明霞，左秀静，陈霞

(联勤保障部队第九〇一医院全科医学科，合肥 230031)

老年痴呆通常是指65岁以上人群由某种疾病、脑部受损、药物不良反应等因素而造成的神经退行性疾病，常可表现为语言、记忆、注意力等认知功能、人格及行为障碍。它是一种综合征，而不是特定的疾病[1]。造成痴呆的原因很多，包括原发性神经疾病、精神疾病等，常见类型如阿尔茨海默病(Alzheimer′s disease，AD)、血管性痴呆、路易小体痴呆、帕金森病痴呆、额颞叶痴呆等[2]。整体认知障碍是老年痴呆最典型的表现，它与行为障碍和精神障碍有关[3]。目前，全球约有5 000万老年痴呆患者[2]。中国是患有老年痴呆人数最多的国家，有研究者预测，到21世纪中叶，中国患老年痴呆人数将突破2 000万[4]。痴呆严重威胁患者的身心健康和寿命，也给患者及其家庭带来沉重的精神与经济负担。因此，老年痴呆不仅是严重的医学问题，也是社会问题。但其发病机制尚未完全明确。2019年，国家食品药品监督管理总局批准了我国自主研发并拥有知识产权的新药——甘露特钠胶囊(商品名“九期一”)的上市注册申请，为老年痴呆患者带来新希望。除了药物治疗，在诸如年龄、疾病、遗传等影响因素中，生活方式是已知可控的。因此，通过调整作息、适当运动等方式被认为是改善徘徊症状的有效方法[5-6]。现就有氧运动对老年痴呆患者徘徊行为及认知功能改善的机制研究进展予以综述，以期为临床提供参考。

1 有氧运动概述

有氧运动是指人体组织和器官在得到充足氧气供应下进行的运动，其特点为富有节律性且时间长于15 min，要求运动时心率达到150次/min左右。当机体进行有氧运动时，体内的氧气能充分燃烧(即氧化)体内的糖分，全身血液可以为心肌提供足够的氧气。因此在消耗脂肪的同时，有氧运动亦可以有效增强和改善心肺功能[5]。常见的运动方式有快步走、慢跑、打太极拳、瑜伽、打乒乓球等。

2 有氧运动与徘徊行为

2.1徘徊行为 徘徊行为是痴呆患者的一种常见行为障碍，也是增加患者护理难度的因素。徘徊是基于行走和运动属性的一种行为，虽然临床很难对“徘徊行为”有标准的定义，且徘徊一词常被心理学认为是焦虑心理状态下衍生的行为，但大多数研究人员和医务人员仍认为该词在老年痴呆患者中是指无目标或迷失方向的行走[7-9]。有研究者对“徘徊”进行了如下定义：“一种与痴呆相关的运动行为，具有频繁、重复、时间和空间无序的性质”[9]。因此，可以认为只要患者具有自我行动能力或辅助工具(如拐杖或轮椅)便可能会发生上述行为。

一项关于痴呆患者的流行病学调查表明，老年痴呆人群中约20%会出现徘徊行为。据文献报道，徘徊行为在社区安置老年人中的发生率为17.4%，其中严重痴呆患者几乎达到一半[10]。但不同的调查数据稍有差异，这可能由于疗养院或家庭看护的患者下床活动的高峰时间不同，各调查得出的数据涵盖不同时间段所致。一项在长期护理服务中进行的研究显示，徘徊是老年痴呆患者的第二常见行为问题，且无性别和年龄差别；在男性老年痴呆患者中，出现无目的性的踱步徘徊更为普遍[11]。此外，抗精神病药物的长期应用也被发现与徘徊行为有关系。一项针对住院老年痴呆患者的研究发现，发生徘徊行为人群的平均年龄小于未发生患者(76.4岁比80.5岁)[12]。上述研究表明，徘徊行为的发生与老年痴呆有密切关系。

2.2有氧运动改善徘徊行为的机制 目前，学术界对老年痴呆患者通过有氧运动改善徘徊行为的机制研究主要集中在三个方面：生物医学、社会心理和人与环境的相互作用。

2.2.1生物医学方面 老年痴呆患者右侧大脑皮质顶叶障碍，神经回路功能受损被认为是导致出现徘徊行为的重要因素，也可能是由患者的空间知觉和记忆功能障碍引起[13-14]。另有学者认为，某些AD患者出现徘徊的病理基础是视觉注意力受损以及无法感知视线径向运动，且经常发生侧面不对称灌注，在左侧更为明显，但其引起的后果尚不清楚[15]。基于正电子发射断层扫描，有研究报道了AD患者的额颞叶葡萄糖利用率和纹状体的多巴胺代谢均降低[16]。另有学者对老年痴呆患者的昼夜节律进行了研究，发现睡眠障碍也是出现徘徊行为的影响因素之一[14]。

运动是预防或延缓大脑衰老的一种潜在影响因素。因此，众多研究通过探索大脑生理性衰老机制来解释运动如何对抗大脑衰老。运动可能影响大脑的血管血液学改变、海马体积和神经发生[17]。其中，脑血流量随着年龄增长逐渐减少，并与认知能力相关。研究显示，中等强度的运动可导致大脑血流急剧增加；且与久坐不动人群的大脑相比，接受运动训练人群的大脑血液循环速度更快[17]。一项为期12周的运动训练随机试验显示，与非运动组患者相比，运动组患者大脑前扣带区静息脑血流量升高[18]。Maliszewska-Cyna等[19]研究了22对出现和未出现徘徊行为患者的生活方式，发现与未出现徘徊的患者相比，徘徊患者在生活中对压力的运动反应性更高，徘徊行为出现得也更早。有文献报道，在患病最初1年内进行轻度至中度运动可能会预防海马体积萎缩[20]。其可能机制一方面与海马体积大小和心血管健康程度相关，另一方面海马回路也被认为对情节记忆非常重要。此外，AD患者在病情进展早期海马回路即会受到影响[19]。因此，可通过运动延缓海马体积缩小，改善患者认知功能。

通过以上研究可知，长期有氧运动的老年痴呆患者可能通过多种机制降低了徘徊行为发生的频率：①运动提高了患者对空间的感知能力和记忆功能，由于有氧运动要求较长时间的集中注意力以及在固定场所规律性的重复动作，可能有助于患者改善记忆力、注意力、视觉障碍等症状；②有氧运动对患者体力消耗较大，有利于改善患者晚间睡眠质量和恢复体力；③体育运动可以增加冠状动脉的血流量，改善冠状动脉狭窄、痉挛和促进侧支循环的形成，从而使心肌获得的营养物质增多，心肌纤维变粗[21]；④改善脑血流量，运动时随着心肌的兴奋性增强，收缩力增加，每搏输出量加大，从而提高了心脏的泵血功能。而以上4种改变与脑部额颞叶以及纹状体的生理学改变息息相关[16]。因此，可以间接通过改善心血管功能而影响海马体积。

2.2.2社会心理方面 从社会心理角度看，未得到满足的需求和环境因素也会增加老年痴呆患者出现徘徊行为的风险，特别是当患者内心感到不适，尤其是与外部需求相结合时，会出现异常的行为症状。三个社会心理因素被认为可能对徘徊行为产生影响：应对压力的模式，以前的工作角色，以及寻找与安全相关的人或地方的需求。有临床观察结果支持痴呆患者的某些情绪与行为相关的推论[22]。Lee等[23]研究发现，在控制了其他因素(年龄、教育、性别、设施类型、流动性和时间)后，积极的情绪表达与徘徊率呈正相关，而消极的情绪表达和较高的认知状态与徘徊率呈负相关。他们对这个结果的一种可能解释是，悲伤或愤怒的痴呆患者可能会独自坐着或在自己的房间里待上一段时间，而不是四处走动。相反，如果他们感到快乐或有愉快的情绪，可能会通过进行身体活动来应对这种状态，如四处走动。

2.2.3人与环境的相互作用方面 有学者报道出现徘徊行为的老年痴呆患者存在对周围所处环境的陌生感增加的现象，加之患者本身已出现空间和视觉等方面的障碍，故更容易导致患者通过徘徊行为来缓解陌生感[22]。因此，患者可以通过规律性的有氧运动不断增加与他人和周围环境之间的熟悉感，减少出现严重认知障碍时的紧张焦虑情绪以及降低徘徊发生率。此外，家人的陪伴也被认为有利于老年痴呆患者增加对所处周围环境的熟悉感，通过不断加强对环境的认知度可以缓解患者由于陌生所造成的焦虑与紧张，继而减少出现徘徊的次数。

3 有氧运动与认知障碍

3.1认知功能概述 认知功能包括注意力、记忆力、语言能力、视空间与结构能力、运用和社会认知等几个维度的内容[24]。其中一项或多项功能受到损伤时，会引起精神、行为及人格异常、认知障碍，其症状可从轻度认知功能损害进展至痴呆，严重的甚至会导致患者自理能力、工作能力、社会交往减退甚至完全丧失。根据病因，痴呆可分为神经变性疾病和非神经变性疾病[25]。

3.2有氧运动改善认知功能的机制

3.2.1减轻轻度认知障碍(mild cognitive impairment，MCI) MCI被认为是正常认知功能和痴呆的过渡阶段，其特征为认知能力下降，考虑到年龄和教育程度等影响因素，其下降幅度明显大于预期，但对日常生活与活动没有明显干扰[26]。MCI到痴呆的年转化率为5%～20%[26]，且发展成老年痴呆的具体时间取决于研究样本和随访时间。痴呆的特征为进行性和严重的认知能力下降，随之影响运动能力，最终导致患者的日常生活活动量下降。痴呆综合征是多种神经病理学的基础，老年痴呆是最常见原因，占所有痴呆病例的60%～80%，其次为血管性痴呆，现有的治疗方法仅能缓解痴呆症状和延缓病情的发展，但不能改变疾病进展[27]。

目前，关于有氧运动对MCI或痴呆老年人的整体病程影响的研究较少，且疗效也各不相同。运动方案、研究人群和治疗依从性的巨大差异使得结果的解释复杂化[28]。此外，通过增加与挑战性环境的接触机会可能会增强有氧运动所带来的神经和认知作用。动物实验表明，有氧运动和环境的强化可以通过不同的途径诱导海马神经发生，两者的结合较单纯有氧运动或强化环境带来的益处更大[28]。一项前瞻性试验检验了客观的每日总活动量可以预测AD和MCI发生率的假设。在这项研究中，参与者通过佩戴着腕部运动记录仪来查看他们的整体有氧运动状态。在4年的随访中，研究者通过确定每日总有氧运动水平与总体认知水平评价分析AD的相关发生率，发现较高强度的有氧运动水平可显著降低AD的发生风险[29]。一项为期8年以上的前瞻性研究表明，随着运动量的增加，每天步行的女性认知能力下降幅度明显减小[30]。Duzel等[31]的荟萃分析显示，与单一的有氧运动相比，认知和身体干预相结合对健康老年人的整体认知功能有显著益处。可见，有氧运动可能通过增加前额叶皮质和前海马体积，并可能促进神经发生和血管生成有助于延缓MCI向痴呆的发展。

3.2.2改善大脑特定部位脑萎缩 一项研究老年痴呆患者行为心理、焦虑与认知障碍程度关系的研究发现，当老年痴呆患者并发烦躁症状时，无论认知功能如何，攻击性行为、口头干扰、寻求注意、幻觉症状和徘徊行为均较常见[32]。相反，在健康人群出现烦躁时，消极情绪较常见[32-34]。焦虑症状在中度认知障碍患者中最为普遍，但在认知完好以及严重认知障碍的患者中出现较少，这一发现与Barnard等[33]关于痴呆患者情绪表达的研究结果一致。而该研究关于严重认知障碍患者烦躁不安率下降的可能解释为该类人群大脑结构的改变导致对自身情绪调控的反应性下降。

Erickson等[34]研究了运动与海马体积的关系后发现，在纳入的165名无痴呆老年人中，思维活跃老年人的健身水平更高，通过脑部CT检查发现其海马体积大于其他入组人员，且空间记忆性能更好，说明健身与海马体积以及空间记忆之间存在关联。在其他大脑认知功能对运动的影响试验中，所有参与者被要求每周均进行3次有氧运动，每次60 min，持续16周，结果发现其对认知能力没有显著影响，但能显著改善神经精神症状[35-37]。其弊端为干预时间较长，因此参与者对训练计划的依从性随时间推移逐渐降低，有待调整干预策略以提高参与者的完成度[38-39]。

4 小 结

有氧运动是一种成本效益高的干预手段，可以用来改善老年痴呆患者徘徊行为和认知障碍。此外，运动干预可以延缓老年痴呆的疾病进程，是除药物疗法、心理疗法等外综合治疗的一部分。但迄今为止，在认知能力下降的不同阶段尚未有相对应的有氧运动标准策略。由于有氧运动的干预手段需要参与者规律且长期的执行，而考虑到老年痴呆患者的自我约束力以及情感控制力，很难获得大样本长期随访的可靠数据。虽然目前已广泛关注到有氧运动促进认知改善的机制，包括增强脑功能、增加脑血液、调节分子生物标志物、调节胆碱能系统等，但仍需更多临床试验进一步验证。