系統(tǒng)科學(xué)視角下八段錦鍛煉整體涌現(xiàn)性研究

王訓(xùn) 王竹影

摘 ?要：通過系統(tǒng)科學(xué)的視角，從運(yùn)動和生理學(xué)角度及八段錦本身的特點(diǎn)將八段錦練習(xí)分為不同子系統(tǒng)，通過研究不同子系統(tǒng)的相互耦合運(yùn)動，以及以腹內(nèi)壓為系統(tǒng)主要的狀態(tài)參量來定性地描述整個系統(tǒng)在分系統(tǒng)相互作用的過程中出現(xiàn)的整體涌現(xiàn)性。結(jié)果表明，八段錦練習(xí)過程是使練習(xí)者的3個系統(tǒng)（分別為呼吸活動系統(tǒng)、脊柱穩(wěn)定系統(tǒng)和肢體自主運(yùn)動系統(tǒng)）耦合達(dá)到涌現(xiàn)特征的、可以用狀態(tài)量腹內(nèi)壓來刻畫的人體有序程度增加的自組織過程。

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)科學(xué) ?八段錦 ?涌現(xiàn) ?腹內(nèi)壓

中圖分類號：G849 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）06（c）-0221-03

Abstract： Based on systems science theory， this paper studies 3 sub-systems of Baduanjin exerciser， including respiratory activity system， spine stability system and voluntary movement system. The study shows the 3 sub-systems of Baduanjin are interrelated and interact on each other， form a new self-organized system with wholeness and emergence， which can be described by transient variable of intra-abdominal pressure.

Key Words： Systems science; Baduanjin; emergence; Intra-abdominal pressure

八段錦源于中國古代的導(dǎo)引術(shù)，也是我國民族傳統(tǒng)體育項(xiàng)目健身氣功，突出形體活動、呼吸吐納和心理調(diào)節(jié)的健身氣功的一般特征。系統(tǒng)科學(xué)始于20世紀(jì)40年代，著眼于考察系統(tǒng)的整體涌現(xiàn)性，即系統(tǒng)組分之間按照某種方式相互聯(lián)系形成系統(tǒng)，產(chǎn)生組分和組分總和所沒有的新性質(zhì)，這種非加和的新性質(zhì)只有在系統(tǒng)整體中表現(xiàn)出來，一旦把整體還原為它的組分便不復(fù)存在，這種部分及其總和沒有而系統(tǒng)整體具有的性質(zhì)，叫作整體涌現(xiàn)性[1]。該文運(yùn)用系統(tǒng)科學(xué)的方法研究八段錦運(yùn)動中人體不同組分和子系統(tǒng)構(gòu)成整體所可能達(dá)到的宏觀涌現(xiàn)特性。

1 ?八段錦鍛煉的子系統(tǒng)

八段錦通過身體肢體的運(yùn)動，配合呼吸調(diào)節(jié)，具體包括預(yù)備式、收勢和8個動作[2]。而八段錦呼吸一般采用逆腹式呼吸，也就是腹式呼吸配合提肛呼吸[3]。提肛呼吸是在吸氣時有意識地收提肛門及會陰部肌肉，呼氣時則放松肛門及會陰部肌肉[4]。八段錦動作以脊柱為軸帶動四肢運(yùn)動，上下相隨，松緊結(jié)合，其中任何肌群的動緣于其肌肉附著點(diǎn)的穩(wěn)定，而脊柱為肌肉活動提供了一個支點(diǎn)。瑞典Bergmark的研究[5]表明表層肌肉產(chǎn)生自主運(yùn)動，而深層肌肉負(fù)責(zé)在非自主或皮質(zhì)狀態(tài)時的關(guān)節(jié)穩(wěn)定性。因此我們可以進(jìn)一步將八段錦身體運(yùn)動系統(tǒng)看成軀干的脊柱的穩(wěn)定系統(tǒng)與四肢頭顱的自主運(yùn)動系統(tǒng)兩個子系統(tǒng)構(gòu)成，再加上呼吸活動系統(tǒng)，總共3個子系統(tǒng)構(gòu)成。

2 ?分系統(tǒng)的耦合和非線性相互作用

系統(tǒng)的非加和性來源于組分之間的相互作用，尤其是非線性的相互作用。我們先看八段錦練習(xí)中分系統(tǒng)的耦合。

2.1 呼吸活動系統(tǒng)與脊柱穩(wěn)定系統(tǒng)的相互作用

有研究表明，膈肌承擔(dān)主要的呼吸功能的同時還具有維持姿勢的作用。早在1969年，Skladal等首先通過在立于足尖時膈肌先于腹直肌收縮間接證明膈肌具有姿勢控制作用[6]。Kolar利用MRI成像的研究進(jìn)一步證實(shí)膈肌具有姿勢功能，自主性收縮獨(dú)立于呼吸與腹內(nèi)壓作用;膈肌的呼吸功能和姿勢維持功能可以同時進(jìn)行[7]。膈肌姿勢功能差可能導(dǎo)致脊柱穩(wěn)定性降低。而隨著呼吸生理需求的增加，膈肌的姿勢維持功能會降低[8]。由此可見，呼吸活動與脊柱穩(wěn)定和姿勢維持之間有著復(fù)雜的相互作用。同樣，Hodges對盆底肌的姿勢和呼吸功能進(jìn)行了研究[9]，發(fā)現(xiàn)盆底肌通過前饋機(jī)制參與姿勢維持，并在安靜呼吸過程中和腹部肌肉協(xié)同收縮。

2.2 肢體主動運(yùn)動系統(tǒng)與脊柱穩(wěn)定系統(tǒng)之間的相互作用

肢體主動運(yùn)動時，脊柱穩(wěn)定系統(tǒng)有兩種工作方式。McGill認(rèn)為主要是由軀干相互拮抗的肌群協(xié)同收縮來維持脊柱穩(wěn)定性。協(xié)調(diào)收縮會使得脊柱承載的壓縮性負(fù)荷增加，但可以更大程度上增加脊柱的穩(wěn)定性[10]。Stokes描述了協(xié)調(diào)活動的兩種機(jī)制：一是面對無法預(yù)測的干擾時，通過預(yù)收縮使其僵直，從而緩沖脊柱所受到的沖擊;二是在受到無法預(yù)測或突然的載荷時，通過肌肉的充分快速地收縮，避免脊柱過度運(yùn)動而發(fā)生屈曲[11]。這些研究表明脊柱作為一個整體在肢體主動運(yùn)動時產(chǎn)生的屈曲應(yīng)力和對抗壓力下的穩(wěn)定能力。Hodges進(jìn)一步探討了脊柱節(jié)段間的穩(wěn)定，包括運(yùn)動過程中椎間的移動和旋轉(zhuǎn)。通常淺層肌控制脊柱位置維持穩(wěn)定具有方向性，而通過前饋和反饋機(jī)制，腹橫肌和深層多裂肌對椎間運(yùn)動的控制與力的方向無關(guān)，有著不同的控制機(jī)制[12]。這就證實(shí)了脊柱在呼吸或者運(yùn)動過程中，脊柱的穩(wěn)定既可以是淺層肌肉協(xié)同收縮而成，軸向負(fù)荷增加的“僵直”穩(wěn)定;也可以是因?yàn)榧怪?jié)段間激活的動態(tài)彈性的穩(wěn)定。如果脊柱的穩(wěn)定部分獨(dú)立于淺層肌肉，那么脊柱穩(wěn)定和自主運(yùn)動便以更加復(fù)雜的方式相互作用。

2.3 肢體主動運(yùn)動系統(tǒng)與呼吸活動系統(tǒng)之間的相互作用

Hodges的系列研究發(fā)現(xiàn)，上肢運(yùn)動時，膈肌的激活早于上肢三角肌的激活，在快速上肢反復(fù)活動中，膈肌在呼氣末屏住呼吸的情況下同樣被激活[13];Lewit在康復(fù)臨床領(lǐng)域?qū)粑c肢體運(yùn)動的關(guān)系做了深入的實(shí)踐，提出了“呼吸聯(lián)帶運(yùn)動”的假說，他的一項(xiàng)研究揭示了呼吸與視覺的聯(lián)帶的作用，也就是眼睛的向上看和向下看時，能夠促進(jìn)吸氣和呼氣的活動[14]。這就表明，呼吸活動不僅和大幅度的肢體主動運(yùn)動存在關(guān)系，甚至和輕微眼睛的轉(zhuǎn)動存在相互作用。

現(xiàn)有的研究成果表明，呼吸活動系統(tǒng)、脊柱穩(wěn)定系統(tǒng)和肢體主動運(yùn)動系統(tǒng)之間存在復(fù)雜的相互作用。在八段錦練習(xí)過程中，這3個分系統(tǒng)的演化過程中任何兩個系統(tǒng)之間相互影響和耦合。但并不代表這3個系統(tǒng)整合為一個高度協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，出現(xiàn)涌現(xiàn)的新系統(tǒng)。只有當(dāng)環(huán)境和這3個分系統(tǒng)本身在進(jìn)一步變化過程中，形成穩(wěn)定定態(tài)，表明這三者已經(jīng)整合為一個較大的系統(tǒng)，形成穩(wěn)定的整體結(jié)構(gòu)和行為模式，產(chǎn)生了由穩(wěn)定定態(tài)代表的整體涌現(xiàn)性[1]。

3 ?以腹內(nèi)壓為狀態(tài)參量的新系統(tǒng)的生成和穩(wěn)定性描述

狀態(tài)參量是當(dāng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和深層次特性難以作定量刻畫，而行為和狀態(tài)一般易于作量化處理，撇開劃分系統(tǒng)的組分和描述組分之間的關(guān)聯(lián)方式（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)），把對象看成以若干特性量也就是狀態(tài)參量為要素構(gòu)成的系統(tǒng)。當(dāng)然，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、屬性、行為、狀態(tài)等質(zhì)的規(guī)定性包含在這些狀態(tài)參量的關(guān)系中[1]。然后我們通過分析狀態(tài)參量隨著時間的演化能否達(dá)到穩(wěn)定定態(tài)，達(dá)到穩(wěn)定定態(tài)就意味著系統(tǒng)建立起一定的有序結(jié)構(gòu)，從而推斷系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到自組織的涌現(xiàn)[1]。

為此，我們進(jìn)一步描述八段錦鍛煉時3個子系統(tǒng)在演化過程相互作用基礎(chǔ)上的演化，看新系統(tǒng)有沒有達(dá)到穩(wěn)定定態(tài)。此時我們尋找能夠刻畫系統(tǒng)的狀態(tài)參量。腹內(nèi)壓是由腹壁軀干肌肉、膈肌和盆底肌肌肉共同收縮產(chǎn)生。我們先看腹內(nèi)壓與3個分系統(tǒng)的聯(lián)系。呼吸活動時膈肌的升降造成腹內(nèi)壓的變化，而已有不同文獻(xiàn)表明腹內(nèi)壓能夠增加脊柱的穩(wěn)定性[15]，腹內(nèi)壓對于運(yùn)動控制的作用學(xué)界至今還沒有完全有統(tǒng)一的認(rèn)識，不同肌肉通過腹內(nèi)壓進(jìn)行著復(fù)雜的相互耦合作用，比如盆底肌肉的次最大收縮與腹橫肌活動的促進(jìn)作用相關(guān)，其他深層軀干肌的協(xié)同收縮也產(chǎn)生，比如腹橫肌的收縮可以增加多裂肌的活動[12]。根據(jù)系統(tǒng)科學(xué)的視角可以更深入地定性地挖掘腹內(nèi)壓的內(nèi)涵：單塊肌肉并不產(chǎn)生腹內(nèi)壓，不同肌肉通過協(xié)作轉(zhuǎn)而創(chuàng)建了腹內(nèi)壓這只無形之手，從而使得一切活動有條不紊地組織起來，腹內(nèi)壓由肌肉的協(xié)作而產(chǎn)生，反過來，又支配肌肉的活動，從而有可能被用來作為狀態(tài)參量刻畫系統(tǒng)的活動。由此，不同的運(yùn)動形式和呼吸方式可能產(chǎn)生不同時相的腹內(nèi)壓，而在腹內(nèi)壓的持續(xù)變化中，也可以作為狀態(tài)參量來體現(xiàn)不同功能狀態(tài)的系統(tǒng)演化。

實(shí)際八段錦練習(xí)中，吸氣膈肌下降腹內(nèi)壓增加，同時腹部放松膨出，腹內(nèi)壓增大趨勢減小，同時提肛盆底肌收縮，進(jìn)一步加強(qiáng)腹內(nèi)壓;呼氣時膈肌上升，腹內(nèi)壓減小，隨之腹壁拉向脊柱，腹內(nèi)壓減小趨勢放慢，腹橫肌向心收縮，盆底肌放松，腹內(nèi)壓進(jìn)一步減小。整個過程腹內(nèi)壓先是增加，增加放緩，再進(jìn)一步增加;然后腹內(nèi)壓減小，減小放緩，再進(jìn)一步減小。如此重復(fù)循環(huán)，處于連續(xù)的動態(tài)變化中，而這個變化又是周期穩(wěn)定的。隨著呼吸和腹內(nèi)壓的穩(wěn)定周期性變化呼吸催成動作，腰背部可見棘突輕度的分離和靠近，肋骨肩胛的開合，骨盆前傾角度的變化，上下肢內(nèi)旋外旋，動作引導(dǎo)呼吸，肢體動作、軀干穩(wěn)定和呼吸完全整合到一起，肢體末端的微動、眼睛的轉(zhuǎn)動均與呼吸相連，也與身體脊柱和其他各處相連。而此時可以用狀態(tài)量腹內(nèi)壓或者說是丹田的“氣感”來描述整個系統(tǒng)，這就將還原論的研究成果通過系統(tǒng)科學(xué)的整體論來抽象表述。

4 ?結(jié)語

國內(nèi)現(xiàn)有研究八段錦多從中醫(yī)傳統(tǒng)氣血經(jīng)絡(luò)和經(jīng)筋理論角度，沒能將西方現(xiàn)代的研究成果吸收融合，普及起來仍缺乏一定的說服力。該研究從現(xiàn)代解剖和生理角度，結(jié)合西方已有的研究成果，運(yùn)用復(fù)雜性研究系統(tǒng)科學(xué)的視角，重點(diǎn)研究八段錦鍛煉的內(nèi)在的整體涌現(xiàn)性，表明八段錦練習(xí)過程是使練習(xí)者的呼吸活動系統(tǒng)、脊柱穩(wěn)定系統(tǒng)和肢體自主運(yùn)動系統(tǒng)3個子系統(tǒng)相互耦合達(dá)到涌現(xiàn)特征的、可以用狀態(tài)參量腹內(nèi)壓來刻畫的人體有序程度增加的自組織過程。

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