运动方式对老年人认知能力的影响

许诚 周赞

摘  要  老年人认知障碍研究已成为神经科学领域研究的热点之一，不同运动方式减缓老年人认知衰退，有待于更深入探讨，以便老年人有针对性的选择合适的锻炼方式。本文通过对前人研究的综述，探讨了运动对认知的益处，不同运动方式和认知的关系以及运动改善老年人认知的机制。发现，体能训练和运动训练在影响老年人认知干预过程中，其运动强度和运动的任务难度在其中起到了中介作用，体能训练和运动训练适当比例设计运动处方，对老年人改善认知是有益的。

关键词  老年人  认知障碍  运动干预  运动处方

认知是获取和理解知识的心理行动和过程，涉及学习、记忆、语言、思维、精神、情感等一系列心理和社会行为（Xia，2017）。认知障碍指与上述学习记忆以及思维判断有关的大脑高级智能加工过程出现异常，从而引起严重的学习、记忆障碍。同时，伴有失失常语言或失常行为等改变的病理过程，如阿尔茨海默病。认知障碍是脑疾病诊断和治疗中最困难的问题之一。而老年人是认知障碍的高发人群，65岁以上老年人认知障碍者占38.9%（张静，2019），预计到2050年世界范围内老年人认知方面的疾病数量将增加约300%，全球范围内产生高昂的费用，将给无数家庭带了沉重负担（Prince et al.，2020）。因此，老年人认知障碍研究已成为神经科学领域研究热点问题之一。而通过运动可以提高身体素质，可以增强神经结构，突触可塑性和传递能力，可以有效提升老年人认知能力，如有氧运动、抗阻运动，技巧运动等（蔡治东等，2021）。

2010年以来，运动对老年人认知能力的影响研究发展快速。然而，在运动方式影响老年人认知能力提高方面仍有待探讨和研究。哪种运动方式对老年人认知能力效果最佳，如何影响认知能力的机制有待探索。本研究以文献综述的方式，探讨不同运动方式对老年人认知能力的影响以及机制情况，及对现实中老年人群锻炼的指导意义。

一、运动是提高身体机能，缓解各种疾病症状的安全方法

运动是一种可行且有前景的低成本、低风险和广泛可用的干预方法，因其在降低认知障碍的健康风险方面起作用，而被广泛推广（Mc Gurran，2019）。它可提高老年人认知能力，并产生其他有益效果，包括改善身体功能，提高痴呆患者的自主性和生活质量等。

不同的运动类型对老年人认知障碍的影响存在差异。常见认知相关的运动方式有两类：体能训练（有氧训练和力量训练）和运动训练（平衡训练，协调训练和灵活性训练）。体能训练需要较高的能量代谢和相对较低的神经肌肉控制。而运动训练需要较高的神经肌肉控制和相对较低的能量代谢。此外，有些特定的运动需要更多的神经肌肉控制，如太极拳，瑜伽等虽然源于基本的运动活动，但通常比简单的平衡和协调活动需要更高的神经肌肉控制。另一种是骑自行车和游泳，在运动学习阶段需要较高的神经肌肉努力，一旦掌握了这项技能，神经肌肉的努力就很小了。还有一种是要求更高代谢和高神经肌肉控制的体能和技能组合，如羽毛球、篮球等。

以往研究表明，体能训练和运动训练都会影响神经可塑性，从而影响认知功能（Etnier，2016）。区别在于体能训练通过改善心血管健康来影响认知，而运动训练直接影响认知;体能训练对神经可塑性和认知的影响是全局性的，而运动训练在增强脑神经可塑性和改善认知方面具有任务特异性（不同训练项目之间是有差异的）。两者影响认知的机制是不相同的。在体能训练中，运动的强度和时间增强了神经可塑性，从而提高了认知能力;而在运动训练中，是任务复杂性增强了神经可塑性，从而提高了认知能力。

二、体能训练、运动训练、特殊项目和认知的相关研究

（一）有氧运动和认知选择性研究

有氧运动能有效的消耗能量和保护心血管健康，所以被广为推崇。中等强度的有氧运动能有效改善老年人认知功能和健康状况。如老年人运动相关的脑容量显著增加（侯莉娟等，2020）;有氧运动训练能有效地逆转老年人海马体积的减少，同时改善记忆功能（Jonasson，2017）。

基于“心血管健康”假说，有氧运动促进心血管健康，有助于提高氧气和营养物质输送到大脑的效率。已有研究证实，最大摄氧量与执行功能的认知任务之间存在关联，氧充足的供给，增加神经元活动的能量，说明心血管健康间接影响人们的认知功能发展（Hollamby，2017）。更具体地说，心血管健康影响脑血流，增加毛细血管密度脑血管生成，增加神经可塑性。这些大脑结构和神经可塑性的变化涉及有氧运动对大脑和认知的整体和局部影响。

美国运动医学院建议每周进行150分钟的中等强度或75分钟的剧烈体力活动，最好分为三到五个疗程，每周进行两天或两天以上的肌肉强化活动，建议每周进行3：2的有氧运动和力量训练。有氧运动和力量训练的结合比单纯的有氧运动有更大的益处，科学家和神经心理学家开始将力量训练作为提升认知功能的补充。

（二）力量（抗阻）训练对认知能力的影响

随着人们的预期寿命增加和老年人跌倒问题成为关注焦点，力量（抗阻）训练在老年人群中被探索和推广。力量（抗阻）训练对认知能力的影响是积极的。从运动强度角度，中高强度抗阻训练对老年男性认知能力的影响明显（房国梁等，2020）。结果发现，在短期和长期记忆、执行功能和注意力方面都有顯著改善;从运动频率角度，阻力训练在选择性注意和冲突解决（Stroop）方面也有改善;力量（抗阻）训练增加了脑血流的改善和神经可塑性的增强，增加大脑多巴胺和去甲肾上腺素的调节，提高唤醒水平，从而改善认知功能。

可见，有氧运动和力量（抗阻）训练对老年人认知的影响通过不同的机制对其影响，但两种训练也存在共同之处，通过训练它们都影响了新陈代谢和能量过程，这些都是可以检测并量化的。

（三）運动训练和认知选择性研究

运动训练需要高度的神经肌肉参与。与有氧运动和力量训练的动作自动化相比，它更需要依赖于神经肌肉，如支撑运动需要眼—手协调或臂—腿协调。这些运动会刺激大脑对信息处理的变化，特别是处理视觉和空间信息的能力。Voelcker·Rehage等2001年认为，平衡、协调、敏捷、柔韧性等身体素质与认知处理相关。

（四）特定的运动项目（个案研究）

太极在增强老年人认知功能方面效果明显。一项关于太极拳的元分析发现（McCaskey，2018），太极拳能增强老年人的认知功能，尤其是执行功能。太极拳的灵活性和流动性，有与有氧运动对认知功能的特性。而太极的机动性和敏捷性与执行功能和感知相关，它促进了大脑的变化。太极拳还能够提高持续的注意力、注意力转移等，这有助于运动工作记忆、分散注意力、认知灵活性和整体执行功能。同时，太极拳的冥想和放松能力，可以减少焦虑和抑郁，这有利于降低认知能力下降。

总之，体能训练和运动训练对老年人的认知减低方面都是有益的，虽都是运动。然而，已有研究发现，影响老年人认知的机制存在差异。

三、不同运动对老年人认知形成的研究（图1）

体能训练和运动训练都会影响神经可塑性。但两者也有区别：（1）体能训练通过改善心血管健康影响认知，而运动训练直接影响认知;（2）体能训练对神经可塑性和认知的影响是全局性的，而运动训练在增强脑神经可塑性和影响认知方面具有任务特异性。

心血管功能、肌力和任务复杂性是体育锻炼与认知之间的中介机制（Dong，2020）。体能训练影响代谢和能量过程，其训练强度增强了神经可塑性，从而提高了认知能力，背后的驱动力是强度。强度以心肺或肌肉力量的水平来衡量，并以一定的频率、持续时间等进行，是完成训练-神经可塑性认知转换所必需的（高亮等，2020）。但在运动训练中，运动的复杂性（神经认知需求）影响着运动与认知的关系，正是动作任务的复杂性推动了平衡或协调训练对神经可塑性和认知能力的影响（Wolf，2018）。然而，任务复杂性很难量化，因此，运动训练对认知的反应效应很难确定。

四、结语

进入20世纪以来，因每日消耗能量的减少、生活方式改变以及随年龄增长产生的退行性身体系统改变导致慢性疾病不断增加，人们需要通过锻炼促进生存和健康，旨在增强身体各系统功能，减缓身体系统退化，老年群体便是关注的焦点之一。

本文探讨现有运动方式在改善老年人认知方面的有效性，从而减少因认知减弱而引起的老年痴呆等疾病。体能训练、运动训练以及像太极拳等特殊的训练项目都会影响大脑神经可塑性，从而减缓认知退化进程。心血管功能、肌力和认知任务复杂性是体育锻炼与认知之间的中介机制。有效改善老年认知退化可以通过多种的训练组合，形成运动处方，通过对运动强度的控制从而达到改善的目的。任务复杂性是运动训练与认知关系的驱动机制，然而复杂程度与认知水平之间的剂量—反应关系尚需进一步研究。

★基金项目：绍兴市哲学社会科学研究“十四五”规划2021年度重点课题：体医融合下推进老年人健康管理的研究（145012）。

参考文献

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