基于fMRI技術探討太極拳運動促進認知功能的研究綜述

龔肖奕 岳春林 李同洲

蘇州大學體育學院，江蘇 蘇州 215021

太極拳是一種傳統的中國氣功運動，其特點是輕柔的身體運動、冥想和呼吸。作為一種不接觸、中等強度、身心一體的運動，太極拳在中國已經流傳了幾百年，隨著生活水平的提高，太極拳作為中華民族的傳統文化被推廣和發揚，以促進普通大眾的健康。隨著社會的發展，以及在政治觀念、經濟觀念、文化觀念和價值觀念上的變化，太極拳的生命力經久不衰，其獨特的運動方式以及其所蘊含的哲學思想影響了越來越多的人，如今在價值層面上來看，它的健身價值也得到了更多的關注。[1]

功能磁共振成像技術（function Magnetic Resonance Imaging，fMRI）是一項以血氧水平依賴（Blood oxygen level dependent, BOLD）信號變化為依據，間接反映局部腦區神經元功能活動的斷層成像技術。功能磁共振成像技術以其無輻射、高時空分辨率等特點被廣泛應用于醫學、認知神經科學等領域的科學研究及臨床診斷中。現如今，功能磁共振成像技術常被用作探索太極拳可能對老年人、疾病患者等鍛煉者的認知功能產生的積極影響。本文通過對近十年的與基于功能磁共振成像技術的太極拳促進認知功能的文獻研究，旨在從老年人、疾病患者群體的認知功能研究出發，闡明現階段各方向的研究現狀，探究太極拳促進認知功能可能的機制，并綜合考慮功能磁共振成像技術在研究太極拳促進認知功能中的應用提出合理的建議與展望。

1 基于fMRI的太極拳促進老年人認知功能的研究

隨著中國人口老齡化越來越嚴重，老年人的認知功能隨年齡逐漸衰退這一問題也逐漸得到重視。太極拳以其獨有的特點，非常適合老年人在日常生活中修身、養身、健身。太極拳對老年人認知功能影響的研究也因此成為熱潮，已有大量研究表明太極拳鍛煉會對老年人的記憶功能、執行功能、注意功能等認知功能產生積極影響。

記憶是指在認知過程中，從外界獲得的信息、經驗在大腦內部存儲和提取的神經活動過程，當然也是人類認知功能的核心部分。記憶功能的減弱被認為是老年人認知功能衰退的重要標志，如刷新記憶的能力下降、記憶的總量減少等。越來越多的成像研究表明，認知訓練和鍛煉可能會引起大腦結構和任務相關激活的變化，而太極拳鍛煉可能引起記憶提取過程中相關腦區的激活變化。Yin等發現太極拳鍛煉后老年人的額中回、額上回和小腦前葉的低頻波幅（fALFF）增強，表明太極拳鍛煉改善了大腦的工作記憶功能。同樣，梅劍等[2]也在橫斷實驗中發現了太極拳對左側額中回fALFF值的改善，即對老年人工作記憶能力的改善。針對相關腦區的低頻波幅的變化，Jing等也發現經過太極拳干預的老年人在背外側前額葉皮層的慢5波段和低頻波段波幅增強，且這種大腦功能的增強與記憶功能改善呈正相關。除fALFF值的變化外，Jing等還發現太極拳練習可以增加海馬與內側前額葉皮層之間的靜息態功能連接，且這種連通性的增強與老年人綜合記憶功能的改善顯著相關。針對局部一致性（ReHo）的變化，Yue等[3]發現老年人在經過長期的太極拳練習后，在左內側顳葉，特別是海馬和海馬旁回，以及梭狀回的區域ReHo顯著升高。而對于任務態功能磁共振的數據處理，在執行n-back的任務時，發現太極拳鍛煉者在右側額極和額上回的腦活動減弱。

執行功能是指在執行認知任務時，協調和控制認知神經活動的過程，包括抑制、轉換和刷新三個部分。研究者發現，經過太極拳練習，老年人與執行功能有關的腦區的靜息態功能連接（rs-FC）有所改善，如：太極拳鍛煉者的內側前額葉皮層和內側顳葉之間的靜息態功能連接增強；右側前額葉皮層和尾狀核以及殼核之間的靜息態功能連接增強；背外側前額葉皮質和前扣帶回皮層以及左側額上回之間的靜息態功能連接降低。除靜息態功能連接外，Zheng等發現太極拳影響了老年人顳中回和小腦后葉的局部一致性。在執行Stroop任務的任務態功能磁共振研究中，Ana等發現太極拳鍛煉者的右膽堿內皮層、枕外側皮層和枕極的激活程度減弱。這種激活程度的減弱，被認為是太極拳鍛煉者在應對高認知負荷任務時所付出的更少努力，或僅需要更低的大腦激活水平，即可滿足在轉換任務中的需求，陳爽在長期練習太極拳的老年人的左側額中回、額上回和楔前葉同樣發現了激活程度減弱的現象，更加印證了這種觀點。

注意功能是一種意識的聚焦或集中的能力，是指認知過程中，對一定對象以生動、清晰的方式進行指向或集中。老年人在執行注意任務時，往往激活額中回、額下回、輔助運動區、頂下小葉等腦區，在進行一段時間的太極拳聯系后，其左額上回、左額下回三角部、右角回、左頂葉下回顯著激活，且右側尾狀核激活水平顯著增加，左側顳上回激活水平下降。此外，長期的太極拳鍛煉還會增加楔前葉和枕中回的功能連接強度，并且更大程度的激活左側輔助運動區和右側枕下回。在腦網絡水平上，太極拳練習使得雙側額定神經網絡、默認網絡、前扣帶回—背側前額回—角回網絡的fALFF值降低。[4]Chen等創新性的引入體素鏡像同倫連接（VMHC）作為評價腦功能專門化的手段，發現太極拳鍛煉使得老年人在額中回的VMHC值降低，并發想太極拳訓練時長與中央前回和楔前葉的VMHC值呈負相關。其中楔前葉在默認模式網絡中發揮著注意力轉移、記憶提取等多種高階認知功能，太極拳訓練中的冥想訓練可以誘導楔前葉的結構和功能發生改變，而該實驗證明了太極拳練習可能改變楔前葉中兩半球的功能整合。

除上述提到的認知功能外，Yue等對比了太極拳與步行對老年人認知功能的影響后發現長期的太極拳訓練可以增加楔前葉和枕中回的功能練習，且在左側運動輔助區和右側枕下回的活化程度高于步行帶來的影響。Liu等還發現了太極拳可以有減輕老年人的遺憾情緒，通過加強老年人額葉和紋狀體的功能連接性，促進老年人的情緒調節。

2 基于fMRI的太極拳促進疾病患者認知功能的研究

太極拳融合了身心醫學的特點，體現了中醫“形神合一”的康復理論。由于速度慢，相對安全，特別適合老年人練習，已成為我國傳統的代表性練習之一。有豐富的臨床證據表明，太極拳運動可以改善認知功能，改善平衡，控制血壓，預防跌倒，提高生活質量。

腦小血管病(Cerebral small vessel disease, CSVD)是指由各種小血管病理過程引起的涉及腦白質和深部灰質損害的一系列臨床、影像學和病理綜合征。CSVD的認知功能障礙是最常見的認知障礙之一，約30%-64%的CSVD患者存在不同程度的認知損害。許多研究表明，運動療法可以通過多種途徑刺激神經元來增強大腦功能，從而改善認知功能。然而，經典的有氧訓練主要通過保持運動強度和改善心臟功能來改善認知能力此外，高強度間歇運動也會給CSVD患者帶來更大的風險。太極拳由于其特殊的運動強度與復雜的運動訓練和呼吸控制練習相結合而成為一種身心運動療法。Zhong等[5]計劃利用太極拳對CSVD患者進行干預，并使用功能磁共振成像技術對干預結果進行判定，以測定太極拳對CSVD患者的認知功能產生的影響。膝關節骨關節炎（KOA）是一種高度流行的致殘關節疾病，對于其產生的疼痛，現階段的藥物干預并不能產生很好的效果或會產生極大的副作用，因此Liu等[6]使用探索運動太極拳之一身心鍛煉作為疼痛管理的方法，發現背外側前額葉皮層與補充運動區的靜息態功能連接下降，背外側前額葉皮層與前扣帶回皮層之間的靜息態功能連接增加，且干預產生的腦功能變化與實際疼痛變化之間存在正相關，證實了太極拳對于KOA患者疼痛調節產生的有利影響。重度抑郁是一種廣泛性和衰弱性的臨床疾病，與情緒相關的癥狀有關，對自我相關信息持續注意偏見。太極拳被認為可以通過身心冥想運動促進活力感，以深呼吸來改善潛在的生理和心理失衡。Xu等[7]發現重癥抑郁患者在進行太極拳干預后，自我報告的抑郁情緒下降，活力增加。并且通過神經影像學研究發現，抑郁情緒的降低與右前島葉、顳上回和尾狀核之間的靜息態功能連接增加相關；而活力感的增加與右后島葉和感覺運動過程相關區域之間的靜息態功能連接增加相關。纖維肌痛是一種復雜的疾病，其特征是慢性和廣泛的肌肉骨骼疼痛。越來越多的證據表明，中樞神經系統在纖維肌痛的病理中發揮著關鍵的作用。數據分析發現，纖維肌痛患者的下丘腦內側和與丘腦靜息態功能連接減少，而經過太極拳干預后，纖維肌痛患者的丘腦與下丘腦內側以及杏仁核的功能連接增強，并且伴有臨床癥狀的改善。