不同急性运动介入方式对轻度认知功能障碍的影响评述

2022-10-28罗连捷

当代体育科技 2022年27期

罗连捷

(西南大学体育学院重庆 400715)

认知是人体大脑对一切事物的感知，认知功能是大脑执行高级活动的功能，包括感知觉、注意力、记忆、思维、言语、意识及情绪等。轻度认知功能障碍是介于正常认知和痴呆症之间的过渡状态，是指认知功能受到不同程度的损害，出现言语混乱，思维紊乱，记忆力衰退，注意力不集中，意识能力减弱的现象，严重时则退化为AD患者。伴随着我国进入老龄化社会，60岁以上的老年人口增多，与之相关的老年问题层出不穷，出现记忆力和控制力下降，心情郁闷，行动缓慢等，导致一系列的认知障碍。轻度认知功能障碍是多发于老年人群中的一种介于正常老化和AD 之间的一种神经退行性疾病，年龄越大，危险程度越高，80%的老年人认知功能都遭受损害。目前，有研究发现，我国整体MCI 患病率约为15.5%，相当于中国的3877 万人口。MCI 患病率随着年龄的增长而增加，大多数MCI 患者不清楚MCI是什么，无法意识到MCI会恶化为AD。实际上，MCI 是AD 早期的症状指征，它被视为一种病理状态，而不是正常衰老过程的结果，所以应提高大众对MCI的认识。

急性运动可提高MCI患者的认知功能。与不运动的人相比，经常运动的人在情绪稳定、认知功能、大脑可塑性、神经递质的产生等方面的优势更加明显。研究表明，更好的神经认知功能往往在热爱运动的人身上体现。现在，对于延缓MCI 患者的整体认知功能来说，非药物治疗已经成为一个非常有价值的选择。但是，运动方式不同对于缓解MCI 的效果可能存有一定差异。对MCI 患者进行急性运动调查发现，急性运动对患者整体认知功能的提升有帮助。此外，急性有氧运动显著增加MCI老年人循环中血清BDNF水平。比如，一次性中等强度急性有氧运动（在固定自行车上最大摄氧量为70%的情况下进行6min）后，MCI老年人血清中BDNF 浓度上升，这对认知功能障碍患者来说有相当大的治疗潜力，可以缓解临床认知受损者的增加。一次性高强度急性有氧运动虽然可增加MCI患者外周血BDNF水平，但不能改善视觉空间学习能力、注意力以及执行能力，并没有有效改善认知能力。抗阻运动介入急性运动的研究中，抗阻运动和急性运动具有协同互补的作用，显著提高运动效果，同时可避免常规康复运动的枯燥、无趣，在一定程度上增强了运动的有趣性，刺激患者的运动积极性，具有促进患者认知功能恢复的作用。鉴于众多研究结果，表明非药物疗法比药物疗法效果更好。

基于上述关于研究不同运动对轻度认知功能障碍（MCI）的文献，不同急性运动方式与强度干预所产生的效果存有一定差异。所以，该文通过综述说明不同急性运动形式对轻度认知功能障碍的影响以及运动对提升MCI患者BDNF浓度的机制和效益，为不同运动干预MCI 患者认知功能提供些许参考，让更多的老年人积极参与运动，提升身体质量，健全身体健康，尽可能避免遭受轻度认知功能障碍的困扰。

1 运动改善老年人认知功能的机制

在认知功能不同的个体中，运动对认知的益处被认为是由不同的大脑机制诱导的。运动之所以能改善轻度认知功能障碍与脑源性神经营养因子（BDNF）有关，BDNF 对于治疗运动神经系统性疾病有着显著疗效，它直接干预神经元以及突触的生长。运动能显著增加BDNF，使得突触可塑性（SP）变强，从而增强了学习和记忆能力。其次，运动可以延缓老化海马神经元的变性速度，促使海马新生神经元细胞数量增加、改善额叶皮质区的体积等，这也可能是运动后导致BDNF增加的原因之一（见图1），其相关机制解释如下。

图1 急性运动改善老年人MCI机制图

1.1 运动增强突触可塑性

通过运动，可促使谷氨酸受体磷酸化（GRP），抑制钙调蛋白激酶II 磷酸化（CaMKII），增加突触功能的可塑性变化，增加神经中BDNF的含量。研究表明，人在筋疲力尽的情况下，会引起脑源性神经营养因子（BDNF）的显著变化。这一事实再次证明，BDNF 可增加神经元活动，并依赖突触的可塑性。Nagamatsu等人在对平均年龄为74.9岁的MCI女性患者进行对照实验，持续24 周的阻力训练之后，发现了突触可塑性的改变增强，认知能力得到提高。另外，Caballero等人在对52 名MCI 受损受试者进行急性有氧运动干预后，发现急性有氧运动使突触素（Synaptophysin，Syn）数量保持在一定水平，突触素是突触可塑性的重要标志。

1.2 运动增加海马新生神经元数量

Moreno-Jimenez 等人在严格的控制条件下通过最先进的方法对人脑样本进行处理，在神经学与健康的受试者实验中，最后发现了数千个神经元，直到90岁，海马体中新神经元的增长随着年纪的增长而衰退，特别是MCI 阶段神经元数量下降明显。Erickson 等人对120 名老年人进行了有氧运动对照实验，为期12 个月，每周3 天的步行计划显著增加了左侧海马体积和右侧海马体积，分别为2.12%和1.97%，表明户外有氧运动可以显著增加大脑左右侧海马体积，促进神经元细胞数量增长，加强记忆功能和BDNF的滋生。

1.3 运动增加额叶皮质区体积

Erickson等人研究表明，有氧运动步数越多者大脑的灰质体积越大，老年人前额叶和颞叶的体积增加，损害认知的风险降低2/3。Bixby等人在一项研究中主要针对38 名男性和82 名女性进行了研究，年龄在65～92岁之间（平均年龄78.9岁），在实验前有3～5年稳定的体育锻炼经历，结果表明，体育锻炼与额叶功能、执行功能之间存在正相关关系。Baker 等人在一项为期6 个月的随机对照临床试验中，研究了高强度有氧运动对33名MCI患者的影响，年龄从55～85岁（平均年龄70 岁）不等，以75%～85%的心率储备每周进行4天，每天45～60min的运动，结果显示，高强度有氧运动能改善MCI 老年女性的执行功能，增加前额叶皮质的体积，加强额叶和颞叶之间的功能性连接。

2 不同有氧运动方式对轻度认知功能障碍患者的影响

2.1 急性运动介入对轻度认知功能障碍患者的影响

Sabrin 等人研究一次急性运动对遗忘型MCI 患者内源性去甲肾上腺素反应的影响，由于去甲肾上腺素可增强记忆力，探究一次急性运动诱导去甲肾上腺素激活是否可以增强MCI 患者的记忆储备，所有参与者被随机分配到运动组和久坐组，其中与运动组对照的有15名，11名MCI患者，与久坐组对照的有15名，12名MCI 患者。第一天使用固定自行车测定最大摄氧量，给每个受试者进行同样强度的运动。第二天经过15min 的习服，采集基线唾液样本，按要求观看情绪温和的照片20张，在观看结束后，再次采集唾液样本，然后参与者控制在70%最大摄氧量下锻炼6min，对照组静坐休息。分别在运动和休息后10min、30min、和50min采集唾液样本。结果证实，非运动组明显存在记忆缺陷，运动效果对于MCI患者的记忆功能是显著的，在MCI 的受试者中，甲肾上腺素与记忆能力显著呈正相关。基于一次急性运动疗法的实用性，对MCI 患者具有相当大的治疗潜力。Aaron 等人把参与者随机分配到运动或久坐（对照）状态，在运动状态下进行最大负荷运动试验（VOmax），对照组则进行30min 的静止休息，在实验条件完成之前和结束时进行认知能力和血清BDNF 的评估，包括关系记忆和执行功能。结果观察到记忆能力的改善，运动组的人在记忆力方面进步最大，运动后即刻观察到BDNF浓度的短暂升高，运动后30min浓度恢复到基线水平。值得注意的是，对照组没有获得BDNF浓度的明显变化。文献表明，MCI患者在一次急性运动后，观察到体内BDNF 浓度短暂升高，记忆力改善，有效缓解认知能力的下降。可见，急性运动可作为MCI患者有效的选择之一。

2.2 急性有氧运动介入对轻度认知功能障碍患者的影响

有氧运动能促进血管生成、肺活量增加等，使更多的血液流入大脑，而氧气跟随血液进入大脑，使大脑获得更多的氧，间接强化了认知功能与大脑活化的现象。急性有氧运动和大脑BDNF 浓度之间存在剂量反应关系，但不同的运动强度对轻度认知功能障碍影响不同。总的来说，低至中等强度的运动是改善MCI 的最佳方式。Devenney通过对64名平均年龄为70岁的MCI患者进行急性高强度有氧运动，从3min 自行车无负荷热身开始，每2min 增加负荷25W，直至实验结束，最后有3min的恢复期，结果表明，急性高强度有氧运动是有益的，可以提高循环水平中BDNF的浓度，但不能改善视觉空间学习和记忆、执行能力，对认知功能的影响并不十分显著。Tsai 等人通过急性有氧运动可以特异性地改变患有MCI 的老年人神经认知功能的研究，将66名（60～80岁）MCI患者的老年人随机分为有氧运动组和非运动干预组，参与者在热身5min 后进行蹬自行车运动约40min，心率控制在最大心率的65%～75%，最后有5min降温期，结果显示，急性有氧运动显著增加了老年MCI 患者血清BDNF 的水平，这表明急性有氧运动对MCI有一定影响，但影响效果较轻微。Lautenschlager等人对于有记忆力问题或客观测量的170名MCI参与者进行中等强度干预的随机对照试验中，中等强度活动包括快走、交际舞，对参与者进行为期24 周的干预活动观察计划，每周至少3 次，每次50min 的中等强度体育活动。结果显示，随访6个月后，干预组的MCI患者的认知功能相对于对照组有明显改善，表明体育活动计划可以改善主客观记忆受损的老年人的认知能力，并且在之后的18个月随访中，这些益处仍然存在。可见，每周进行适当的急性有氧运动有助于调节MCI患者的认知能力，有利于神经增生，延缓细胞老化，提高突触的可塑性。但对于参与运动时运动强度的把握应控制到位，对于MCI 患者应选择中低强度的有氧运动，可明显提高BDNF水平，每周参与运动次数尽量在3次以上，且每次运动时长大于50min，有氧运动周期越长，改善MCI患者的认知能力就越好越持久。

2.3 急性抗阻介入有氧运动对轻度认知功能障碍患者的影响

虽然运动是降低认知功能衰退的可取方法，但不同的运动方式带来不一样的效果。有氧运动改善老年人心血管系统功能，抗阻运动增加老年人体内肌肉含量，提升肌肉质量。急性抗阻介入有氧运动训练不仅增强老年人身体机能，更加促进认知障碍患者记忆选择、定向思考、延缓认知衰退的能力，延缓肌力减退速度，是老年人缓解认知下降的有效途径。Coelho 等人对48名老年妇女随机抽样调查，分为运动组20名和对照组28名，运动组进行维持10周的膝关节伸屈肌渐进式动态阻力练习，每周3次，每次训练持续60min，从10min以内的有氧热身开始，然后进行下肢肌力拉伸练习。接下来，采取最大阻力（MR），以评估每个受试者的正确训练负荷，开始2周，训练负荷设定为一次举重的50%（1MR）。从第2～10 周，每次训练负荷为一次举重的75%（1MR），阻力以维持渐进式训练刺激，所有的训练课程都有理疗师进行观察和监督。结果表明，在老年妇女衰弱前期，BDNF 有低水平的提示，这种神经营养因子可能是虚弱综合征的一个关键的病理生理因素，运动干预使老人BDNF水平升高，可能改变老年人认知虚弱综合征这一事实。Nagamatsu 等人进行为期6个月的日常生活与运动认知研究，86名70～80岁范围的社区MCI 妇女被随机分配到阻力训练（RT）28名妇女、有氧训练（AT）30 名妇女或平衡和音调（BAT）训练28 名妇女，皆每周训练2 次，评估一般平衡、活动能力如短体能练习和一般心血管容量，进行6min 步行测试。60min 的课程由专业教练完成，RT 采用自由负重和空气加压两种方式，受试者进行2组，每组6～8次，完成后增加负荷，随后进行户外步行项目。训练负荷开始于参与者特定年龄目标心率的40%（即心率储备，HRR），然后逐渐增加到HRR 的70%～80%。对照组则进行伸展能力、平衡能力和放松技术练习。结果显示，MCI 患者进行抗阻力练习时介入有氧运动，不仅改善了身体功能，还增强了选择性注意力、联想记忆和大脑功能可塑性的区域模式。总之，研究表明每周两次的RT 结合AT 是一种有能力缓解认知障碍老年人的模式，可以改善轻度认知障碍老年人的认知衰退轨迹。

3 结论与展望

3.1 结论

老年人的注意、记忆及认知功能会随着年龄的增长而衰弱，特别是对于长时间的静坐，独居，没有任何运动活动的老年人来说，他们的认知功能衰退速度更快；MCI患者的认知功能已经出现损害，应该及时采取相应的措施进行干预，在干预的过程中发现不同形式的急性有氧运动针对不同程度的MCI患者的影响效果最明显，可以改善MCI患者的认知功能；通过有氧运动干预MCI的独特机制，可以改善大脑中突触可塑性，增加海马神经元数量，增大大脑中额叶皮质区体积，从而减慢大脑中各组织功能的衰退，促使大脑对老年认知能力下降的改善，达到有效预防和及时干预MCI 的作用。