音樂融入太極拳整合鍛煉改善老年人執行功能

劉 建， 涂青松， 巴長海

(1 湖北工業大學體育部， 湖北 武漢 430068；2 湖北工業大學土木工程與建筑學院， 湖北 武漢 430068； 3 湖北工業大學校醫院， 湖北 武漢 430068)

1 問題的提出

老年執行功能可塑性是老年健康的主要研究領域之一，據全國老齡辦2012《中國老齡事業發展報告》藍皮書指出，截至2011年底，我國老年人口數量達到1.94億，比上年增加891萬，占總人口的14.3%．目前，我國城鄉部分失能和完全失能老年人已經超過3600萬，老年人的長期護理問題不僅是個人和家庭的麻煩，社會亦需要耗費大量的人力、物力來進行對老人的服務；如果能采用綜合運動鍛煉的方式，提高老年人執行功能，縮短老年人傷殘期與需要依賴他人護理的時間，依靠促進健康體能而不是依賴醫療護理對有效解決人口老齡化問題具有巨大的應用價值．

2 老年執行功能可塑性實證研究

執行控制是指按特定目標恰當地執行各種行為的能力．研究表明，老年人的執行功能可以通過訓練得以提高，甚至在一定程度上有所逆轉[1]．

“Li等人使用兩種難度水平的空間工作記憶任務進行訓練，結果發現，經過45天的訓練后，青年組和老年組在兩類訓練任務上的成績均有所提高，其中老年組在正確率上提高了30%，在反應時上改善了近一倍．”[2]“Brehmer等人發現經過工作記憶訓練后，老年組在任務相關腦區(額葉、頂葉、顳葉)的激活下降，表明訓練可以改善老年組的腦功能及神經效率．在這些研究中，訓練所引起的腦區激活程度的改變都可發生在老年人最易出現萎縮的前額葉，說明在這些腦區出現的與年齡相關的腦功能衰退并不是年老化必然的進程，可以通過訓練有效地減緩或逆轉．”[3]

研究證實，“大腦皮層的結構和功能并非一成不變，外界環境的各種刺激和體驗在一定程度上影響著神經網絡的構建和功能取向．”[4]老年人能夠通過訓練提高相應的目標能力，表明老年人執行控制能力可通過認知訓練和身體鍛煉來改善；不同感覺模態刺激間聯系的改變，會影響神經系統有效利用多感覺通道獲取行為和感覺的能力，如果多感覺刺激以整合鍛煉形式出現，或許能增強老年人剩余執行功能的加工能力．

3 音樂太極拳整合鍛煉的含義及結構

3. 1 整合鍛煉的含義

音樂加入太極拳鍛煉，必然使鍛煉效果錦上添花，“BradHagen等發現20位老人伴隨著音樂進行10周柔韌性練習及有氧運動后，生活滿意度顯著提高，平衡能力、關節功能明顯改善，而且其效果優于單純的身體鍛煉．”[5]

音樂融入太極拳整合鍛煉促進老年人執行能力可塑性變化，是對中華傳統養生鍛煉的繼承與發展，在太極拳鍛煉時配上音樂，要求練習者根據音樂節拍完成太極拳套路，以身體動作響應音樂速度、節奏、力度的變化，增進感覺與肌肉控制能力，這種整合鍛煉更強調神經對肌肉的快速調動和協調能力；既要有調節肢體活動的大腦顳葉運動區的激活，又要有協調精細動作的小腦參與；以及主管視、聽、軀體感覺的大腦枕葉、顳葉、頂葉等諸多部位大腦皮層協調參與，與音樂活動密切相關的丘腦、網狀結構等皮下中樞也要參與；通過多感覺通道以復合刺激提高聽覺、動覺、平衡覺、軀體覺等知覺通道相應大腦皮層功能區的神經效能，使腦功能區的各神經聯接通路形成條件反射，從而提高老年人認知執行神經效率．

3.2 整合鍛煉的結構

提高老年人執行能力并非單一的一個感覺通路完成，往往需要多條感覺通路協同工作來實現；音樂融入太極拳整合鍛煉就是通過多感覺通道同步激活，促進大腦信息加工容量與速度，使大腦能夠加工更復雜的信息；我們推測音樂太極拳整合鍛煉由聽覺反饋通路和肢體運動通路組成控制系統．

聽覺反饋通路：為了按照音樂節拍完成太極拳動作，腦必須在聽覺與肢體運動之間建立關聯，并利用聽覺反饋與內心體驗不斷修正和完善動作的輸出，展示出精確聽覺與運動關聯的神經元激活．

運動通路：由感覺神經元通過在脊髓內與運動神經元直接形成突觸而構成，來介導簡單的反射，其主要功能是控制行為的習得和維持；同時，由運動皮層、小腦和基底神經結中存在的神經元來監控和反饋調節動作執行的各個層次，來幫助塑造和告知運動狀況；大腦跨功能區協同作用和同步響應整合兩條通路的信息，并產生將兩者的變化或運動加以聯系的知覺事件；促進知覺和動作的功能性加工，使認知與行為保持連續性．

音樂融入太極拳整合鍛煉神經網絡模型：模型由一個加工層和一個能量庫層及執行控制層組成(圖1)．

圖 1 音樂太極拳整合鍛煉大腦執行系統能量模型圖

整合鍛煉神經網絡執行能量模型的一級水平包括聽覺反應輸入、中央加工和運動反應輸出．執行能量模型的第二級水平由三個能量庫組成：喚醒、多感覺整合和協調．第三級水平為執行功能系統，努力編碼可以增加執行能量，影響任務的操控；在這個系統中努力操作是執行功能可塑性變化的關鍵．加工機制中聽覺反應、中央加工和運動反應三個階段與能量機制喚醒、多感覺整合和協調三種“能量庫”聯系緊密，同步激活，這些同時啟動的加工過程和狀態因素整合起來，會影響到一個更高級的執行功能控制系統的調整變化．

4 音樂太極拳整合的神經機制

老年人的神經系統會發生許多變化，包括感受器退化，中樞處理信息能力降低，神經系統功能的衰退，又會進一步導致全身各組織器官機能的衰退．“有研究提示隨著年齡的增長, 雖然感覺器官會衰退, 但對多感覺通路的充分利用可有效彌補感覺的衰減．”[6]劉強等研究顯示利用多種感覺通道信息(如:視覺、聽覺、嗅覺、觸覺等)對外部世界進行感知，被試的判斷會更加準確、響應也會更快速，同時證實大腦存在專門加工多感覺信息的腦區, 且該腦區只在多種感覺信息同時呈現時才被激活[7]．

聽覺與運動信息在大腦中的同步激活是音樂太極拳整合鍛煉的顯著特點；“Lugo等應用跨模態的隨機共振理論擴展多感覺整合的研究，他的實驗用測量實驗者腿部肌肉肌電圖EMG的方法來衡量人體的平衡能力，得到的肌電圖的信號強度越高，說明肌肉更多地參與了平衡的協調運動，說明平衡能力越不穩定，反之表明平衡能力好．結果顯示肌電圖的強度與聽覺噪聲的強度成U形曲線關系，說明在特定強度的聽覺噪聲下，人體的平衡能力得到增強．”[8]

“基于fMRI的研究發現，大腦的頂內溝、頂下小葉、顳上回、腹后內側核幾個區域只對同時呈現的多感覺刺激敏感，表現出跨模態信息整合的特性．”[9]“這一實驗結果表明了大腦中有可能存在一些單獨的多感覺功能特異區，此區域的神經元只接受同時輸入的多感覺刺激，而不能接受單一的感覺刺激；在跨模態隨機共振實驗中，來自單感覺通道的信號既不能激活單感覺功能特異區也不能激活多感覺功能特異區，但當信號和噪聲一同輸入到大腦時，在特定的噪聲強度下，首先激活了多感覺區域的神經元，然后通過多感覺功能區到單感覺功能特異區的反饋又激活了單感覺功能特異區域，從而增強神經信息的處理．”[10]

音樂融入太極拳整合鍛煉通過提高前額葉皮層注意執行力度，增強多感覺協同運動神經效率，“顳葉皮層代表所聽到的音樂，膝狀彎曲神經核經由腦干接力傳遞把輸入的有關節拍的信息發送到小腦，以便根據音樂節拍配以動作；基底神經節則負責對有韻律節奏動作的選擇和組織，在聯系到身體知覺和運動參數方面則要涉及到丘腦；在扣帶運動區和運動輔助區域，需要對與肌肉組、收縮力量、起始位置和最終位置以及動作方向相關的參數進行編碼，”[11]協調大腦對動作的意圖進行處理、對各種運動資源進行分配(圖2)．

圖 2 音樂太極拳大腦多感覺協調運動神經整合圖

在太極拳鍛煉中增加音樂元素更能改善神經效率的原因可能是，特定的刺激建立了新的連接，按照音樂節拍進行鍛煉，需要精細的信息加工能力，增加了大腦對時間信息的加工能力，信息加工能力增強必然通過增加相關神經元數目、提高反應增益來實現．

5 整合鍛煉改善執行功能的研究范式

音樂太極拳整合鍛煉是否有效，可以采用執行功能測驗工具來檢驗．以下的四個測驗工具都是研究老年人執行功能可塑性的經典研究方式．

5.1 聽覺詞語學習測驗的操作

采用郭起浩等編制能有效識別記憶減退的學習測驗．步驟是：先播放12個詞語，請測試者聽完后立即回憶，然后連續學習并回憶3次，間隔5 min后，回憶剛才的12個詞語，再間隔20 min后，對12個詞語作自由回憶，前者稱作短延遲回憶，后者稱為長延遲回憶，最后一次的回憶為再認，播放包含已經測試過的詞語和其他詞語共24個詞語請測試者回答是否學習過，每次測試記下回憶中詞語次序和錯誤詞語．

5.2 連線測驗A和B

選用Halstead成套神經心理測驗中的一個分測驗，連線測驗A部分中有25個圓圈隨機分布在一張紙上，并寫上1—25個數字來標記這些圓圈，測驗時要求被試按照數字的大小順序對這些圓圈依次連線．測驗的B部分與A部分不同在于紙張上的圓圈同時用數字和字母標記，數字從1—12，字母則從A—L，測試者要在數字和字母之間按照順序進行聯接畫線，即：1——A、2——B、3——C……．做好A部分和B部分任務完成時間記錄工作，將完成B部分所用時間減去完成A部分所用時間，就是完成任務時注意轉換所用時間；該測驗用于檢驗老年人視覺掃描和書寫能力狀況，B部分的任務測試則反映老年人維持注意和認知轉換能力狀況．

5.3 Stroop色詞測驗

由A、B、C共3張卡片、每張卡片有50個字并分為4種顏色，測試時要求卡片A讀有顏色的字，卡片B只讀卡片上單純的顏色，卡片C則要求讀字的顏色而不是字本身；記錄下每次的正確數、耗時數、立即改正數和延遲改正數，該測驗主要測試老年人的執行控制功能．

5.4 威斯康星卡片分類測驗

由紅色三角形，綠色五角星，黃色十字形和藍色圓形的四張模板以及128 張不同形狀、不同顏色、不同數量的卡片構成；要求測試者根據四張模板對128 張卡片進行歸類整理，記錄下每一次分類整理所做的正確數和錯誤數；用記錄下的總反應次數、正確反應數、錯誤反應數、連續錯誤數、維持定勢失敗數和正確分類組數來測試老年人概念形成和認知能力現狀．

6 整合鍛煉改善執行功能的研究展望

知覺和操作的聯結是大腦的主要機制，它們通過相互連接、相互投射信息和指令來調節機能；“利用多種感覺同步刺激訓練可以有效地彌補因單一感覺皮層衰退引起的感覺缺陷，”[12]這種神經系統內部的多感覺同步激活促進了神經系統的整體反應，能有效彌補老年人感覺的衰減，強化老年人衰退的大腦神經網絡系統，多感覺整合鍛煉及多感覺信息加工可塑性，為延緩衰老的研究開辟了一個激動人心的領域，對健康老齡化具有深遠的影響；未來研究應對多感覺整合鍛煉方案的實驗數據上投入更多的關注，使老年人可以從科學訓練中有更多獲益．

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