不同急性運動介入方式對輕度認知功能障礙的影響評述

羅連捷

(西南大學體育學院 重慶 400715)

認知是人體大腦對一切事物的感知，認知功能是大腦執(zhí)行高級活動的功能，包括感知覺、注意力、記憶、思維、言語、意識及情緒等。輕度認知功能障礙是介于正常認知和癡呆癥之間的過渡狀態(tài)，是指認知功能受到不同程度的損害，出現(xiàn)言語混亂，思維紊亂，記憶力衰退，注意力不集中，意識能力減弱的現(xiàn)象，嚴重時則退化為AD患者。伴隨著我國進入老齡化社會，60歲以上的老年人口增多，與之相關(guān)的老年問題層出不窮，出現(xiàn)記憶力和控制力下降，心情郁悶，行動緩慢等，導致一系列的認知障礙。輕度認知功能障礙是多發(fā)于老年人群中的一種介于正常老化和AD 之間的一種神經(jīng)退行性疾病，年齡越大，危險程度越高，80%的老年人認知功能都遭受損害。目前，有研究發(fā)現(xiàn)，我國整體MCI 患病率約為15.5%，相當于中國的3877 萬人口。MCI 患病率隨著年齡的增長而增加，大多數(shù)MCI 患者不清楚MCI是什么，無法意識到MCI會惡化為AD。實際上，MCI 是AD 早期的癥狀指征，它被視為一種病理狀態(tài)，而不是正常衰老過程的結(jié)果，所以應提高大眾對MCI的認識。

急性運動可提高MCI患者的認知功能。與不運動的人相比，經(jīng)常運動的人在情緒穩(wěn)定、認知功能、大腦可塑性、神經(jīng)遞質(zhì)的產(chǎn)生等方面的優(yōu)勢更加明顯。研究表明，更好的神經(jīng)認知功能往往在熱愛運動的人身上體現(xiàn)。現(xiàn)在，對于延緩MCI 患者的整體認知功能來說，非藥物治療已經(jīng)成為一個非常有價值的選擇。但是，運動方式不同對于緩解MCI 的效果可能存有一定差異。對MCI 患者進行急性運動調(diào)查發(fā)現(xiàn)，急性運動對患者整體認知功能的提升有幫助。此外，急性有氧運動顯著增加MCI老年人循環(huán)中血清BDNF水平。比如，一次性中等強度急性有氧運動（在固定自行車上最大攝氧量為70%的情況下進行6min）后，MCI老年人血清中BDNF 濃度上升，這對認知功能障礙患者來說有相當大的治療潛力，可以緩解臨床認知受損者的增加。一次性高強度急性有氧運動雖然可增加MCI患者外周血BDNF水平，但不能改善視覺空間學習能力、注意力以及執(zhí)行能力，并沒有有效改善認知能力。抗阻運動介入急性運動的研究中，抗阻運動和急性運動具有協(xié)同互補的作用，顯著提高運動效果，同時可避免常規(guī)康復運動的枯燥、無趣，在一定程度上增強了運動的有趣性，刺激患者的運動積極性，具有促進患者認知功能恢復的作用。鑒于眾多研究結(jié)果，表明非藥物療法比藥物療法效果更好。

基于上述關(guān)于研究不同運動對輕度認知功能障礙（MCI）的文獻，不同急性運動方式與強度干預所產(chǎn)生的效果存有一定差異。所以，該文通過綜述說明不同急性運動形式對輕度認知功能障礙的影響以及運動對提升MCI患者BDNF濃度的機制和效益，為不同運動干預MCI 患者認知功能提供些許參考，讓更多的老年人積極參與運動，提升身體質(zhì)量，健全身體健康，盡可能避免遭受輕度認知功能障礙的困擾。

1 運動改善老年人認知功能的機制

在認知功能不同的個體中，運動對認知的益處被認為是由不同的大腦機制誘導的。運動之所以能改善輕度認知功能障礙與腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）有關(guān)，BDNF 對于治療運動神經(jīng)系統(tǒng)性疾病有著顯著療效，它直接干預神經(jīng)元以及突觸的生長。運動能顯著增加BDNF，使得突觸可塑性（SP）變強，從而增強了學習和記憶能力。其次，運動可以延緩老化海馬神經(jīng)元的變性速度，促使海馬新生神經(jīng)元細胞數(shù)量增加、改善額葉皮質(zhì)區(qū)的體積等，這也可能是運動后導致BDNF增加的原因之一（見圖1），其相關(guān)機制解釋如下。

圖1 急性運動改善老年人MCI機制圖

1.1 運動增強突觸可塑性

通過運動，可促使谷氨酸受體磷酸化（GRP），抑制鈣調(diào)蛋白激酶II 磷酸化（CaMKII），增加突觸功能的可塑性變化，增加神經(jīng)中BDNF的含量。研究表明，人在筋疲力盡的情況下，會引起腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）的顯著變化。這一事實再次證明，BDNF 可增加神經(jīng)元活動，并依賴突觸的可塑性。Nagamatsu等人在對平均年齡為74.9歲的MCI女性患者進行對照實驗，持續(xù)24 周的阻力訓練之后，發(fā)現(xiàn)了突觸可塑性的改變增強，認知能力得到提高。另外，Caballero等人在對52 名MCI 受損受試者進行急性有氧運動干預后，發(fā)現(xiàn)急性有氧運動使突觸素（Synaptophysin，Syn）數(shù)量保持在一定水平，突觸素是突觸可塑性的重要標志。

1.2 運動增加海馬新生神經(jīng)元數(shù)量

Moreno-Jimenez 等人在嚴格的控制條件下通過最先進的方法對人腦樣本進行處理，在神經(jīng)學與健康的受試者實驗中，最后發(fā)現(xiàn)了數(shù)千個神經(jīng)元，直到90歲，海馬體中新神經(jīng)元的增長隨著年紀的增長而衰退，特別是MCI 階段神經(jīng)元數(shù)量下降明顯。Erickson 等人對120 名老年人進行了有氧運動對照實驗，為期12 個月，每周3 天的步行計劃顯著增加了左側(cè)海馬體積和右側(cè)海馬體積，分別為2.12%和1.97%，表明戶外有氧運動可以顯著增加大腦左右側(cè)海馬體積，促進神經(jīng)元細胞數(shù)量增長，加強記憶功能和BDNF的滋生。

1.3 運動增加額葉皮質(zhì)區(qū)體積

Erickson等人研究表明，有氧運動步數(shù)越多者大腦的灰質(zhì)體積越大，老年人前額葉和顳葉的體積增加，損害認知的風險降低2/3。Bixby等人在一項研究中主要針對38 名男性和82 名女性進行了研究，年齡在65～92歲之間（平均年齡78.9歲），在實驗前有3～5年穩(wěn)定的體育鍛煉經(jīng)歷，結(jié)果表明，體育鍛煉與額葉功能、執(zhí)行功能之間存在正相關(guān)關(guān)系。Baker 等人在一項為期6 個月的隨機對照臨床試驗中，研究了高強度有氧運動對33名MCI患者的影響，年齡從55～85歲（平均年齡70 歲）不等，以75%～85%的心率儲備每周進行4天，每天45～60min的運動，結(jié)果顯示，高強度有氧運動能改善MCI 老年女性的執(zhí)行功能，增加前額葉皮質(zhì)的體積，加強額葉和顳葉之間的功能性連接。

2 不同有氧運動方式對輕度認知功能障礙患者的影響

2.1 急性運動介入對輕度認知功能障礙患者的影響

Sabrin 等人研究一次急性運動對遺忘型MCI 患者內(nèi)源性去甲腎上腺素反應的影響，由于去甲腎上腺素可增強記憶力，探究一次急性運動誘導去甲腎上腺素激活是否可以增強MCI 患者的記憶儲備，所有參與者被隨機分配到運動組和久坐組，其中與運動組對照的有15名，11名MCI患者，與久坐組對照的有15名，12名MCI 患者。第一天使用固定自行車測定最大攝氧量，給每個受試者進行同樣強度的運動。第二天經(jīng)過15min 的習服，采集基線唾液樣本，按要求觀看情緒溫和的照片20張，在觀看結(jié)束后，再次采集唾液樣本，然后參與者控制在70%最大攝氧量下鍛煉6min，對照組靜坐休息。分別在運動和休息后10min、30min、和50min采集唾液樣本。結(jié)果證實，非運動組明顯存在記憶缺陷，運動效果對于MCI患者的記憶功能是顯著的，在MCI 的受試者中，甲腎上腺素與記憶能力顯著呈正相關(guān)。基于一次急性運動療法的實用性，對MCI 患者具有相當大的治療潛力。Aaron 等人把參與者隨機分配到運動或久坐（對照）狀態(tài)，在運動狀態(tài)下進行最大負荷運動試驗（VOmax），對照組則進行30min 的靜止休息，在實驗條件完成之前和結(jié)束時進行認知能力和血清BDNF 的評估，包括關(guān)系記憶和執(zhí)行功能。結(jié)果觀察到記憶能力的改善，運動組的人在記憶力方面進步最大，運動后即刻觀察到BDNF濃度的短暫升高，運動后30min濃度恢復到基線水平。值得注意的是，對照組沒有獲得BDNF濃度的明顯變化。文獻表明，MCI患者在一次急性運動后，觀察到體內(nèi)BDNF 濃度短暫升高，記憶力改善，有效緩解認知能力的下降。可見，急性運動可作為MCI患者有效的選擇之一。

2.2 急性有氧運動介入對輕度認知功能障礙患者的影響

有氧運動能促進血管生成、肺活量增加等，使更多的血液流入大腦，而氧氣跟隨血液進入大腦，使大腦獲得更多的氧，間接強化了認知功能與大腦活化的現(xiàn)象。急性有氧運動和大腦BDNF 濃度之間存在劑量反應關(guān)系，但不同的運動強度對輕度認知功能障礙影響不同。總的來說，低至中等強度的運動是改善MCI 的最佳方式。Devenney通過對64名平均年齡為70歲的MCI患者進行急性高強度有氧運動，從3min 自行車無負荷熱身開始，每2min 增加負荷25W，直至實驗結(jié)束，最后有3min的恢復期，結(jié)果表明，急性高強度有氧運動是有益的，可以提高循環(huán)水平中BDNF的濃度，但不能改善視覺空間學習和記憶、執(zhí)行能力，對認知功能的影響并不十分顯著。Tsai 等人通過急性有氧運動可以特異性地改變患有MCI 的老年人神經(jīng)認知功能的研究，將66名（60～80歲）MCI患者的老年人隨機分為有氧運動組和非運動干預組，參與者在熱身5min 后進行蹬自行車運動約40min，心率控制在最大心率的65%～75%，最后有5min降溫期，結(jié)果顯示，急性有氧運動顯著增加了老年MCI 患者血清BDNF 的水平，這表明急性有氧運動對MCI有一定影響，但影響效果較輕微。Lautenschlager等人對于有記憶力問題或客觀測量的170名MCI參與者進行中等強度干預的隨機對照試驗中，中等強度活動包括快走、交際舞，對參與者進行為期24 周的干預活動觀察計劃，每周至少3 次，每次50min 的中等強度體育活動。結(jié)果顯示，隨訪6個月后，干預組的MCI患者的認知功能相對于對照組有明顯改善，表明體育活動計劃可以改善主客觀記憶受損的老年人的認知能力，并且在之后的18個月隨訪中，這些益處仍然存在。可見，每周進行適當?shù)募毙杂醒踹\動有助于調(diào)節(jié)MCI患者的認知能力，有利于神經(jīng)增生，延緩細胞老化，提高突觸的可塑性。但對于參與運動時運動強度的把握應控制到位，對于MCI 患者應選擇中低強度的有氧運動，可明顯提高BDNF水平，每周參與運動次數(shù)盡量在3次以上，且每次運動時長大于50min，有氧運動周期越長，改善MCI患者的認知能力就越好越持久。

2.3 急性抗阻介入有氧運動對輕度認知功能障礙患者的影響

雖然運動是降低認知功能衰退的可取方法，但不同的運動方式帶來不一樣的效果。有氧運動改善老年人心血管系統(tǒng)功能，抗阻運動增加老年人體內(nèi)肌肉含量，提升肌肉質(zhì)量。急性抗阻介入有氧運動訓練不僅增強老年人身體機能，更加促進認知障礙患者記憶選擇、定向思考、延緩認知衰退的能力，延緩肌力減退速度，是老年人緩解認知下降的有效途徑。Coelho 等人對48名老年婦女隨機抽樣調(diào)查，分為運動組20名和對照組28名，運動組進行維持10周的膝關(guān)節(jié)伸屈肌漸進式動態(tài)阻力練習，每周3次，每次訓練持續(xù)60min，從10min以內(nèi)的有氧熱身開始，然后進行下肢肌力拉伸練習。接下來，采取最大阻力（MR），以評估每個受試者的正確訓練負荷，開始2周，訓練負荷設(shè)定為一次舉重的50%（1MR）。從第2～10 周，每次訓練負荷為一次舉重的75%（1MR），阻力以維持漸進式訓練刺激，所有的訓練課程都有理療師進行觀察和監(jiān)督。結(jié)果表明，在老年婦女衰弱前期，BDNF 有低水平的提示，這種神經(jīng)營養(yǎng)因子可能是虛弱綜合征的一個關(guān)鍵的病理生理因素，運動干預使老人BDNF水平升高，可能改變老年人認知虛弱綜合征這一事實。Nagamatsu 等人進行為期6個月的日常生活與運動認知研究，86名70～80歲范圍的社區(qū)MCI 婦女被隨機分配到阻力訓練（RT）28名婦女、有氧訓練（AT）30 名婦女或平衡和音調(diào)（BAT）訓練28 名婦女，皆每周訓練2 次，評估一般平衡、活動能力如短體能練習和一般心血管容量，進行6min 步行測試。60min 的課程由專業(yè)教練完成，RT 采用自由負重和空氣加壓兩種方式，受試者進行2組，每組6～8次，完成后增加負荷，隨后進行戶外步行項目。訓練負荷開始于參與者特定年齡目標心率的40%（即心率儲備，HRR），然后逐漸增加到HRR 的70%～80%。對照組則進行伸展能力、平衡能力和放松技術(shù)練習。結(jié)果顯示，MCI 患者進行抗阻力練習時介入有氧運動，不僅改善了身體功能，還增強了選擇性注意力、聯(lián)想記憶和大腦功能可塑性的區(qū)域模式。總之，研究表明每周兩次的RT 結(jié)合AT 是一種有能力緩解認知障礙老年人的模式，可以改善輕度認知障礙老年人的認知衰退軌跡。

3 結(jié)論與展望

3.1 結(jié)論

老年人的注意、記憶及認知功能會隨著年齡的增長而衰弱，特別是對于長時間的靜坐，獨居，沒有任何運動活動的老年人來說，他們的認知功能衰退速度更快；MCI患者的認知功能已經(jīng)出現(xiàn)損害，應該及時采取相應的措施進行干預，在干預的過程中發(fā)現(xiàn)不同形式的急性有氧運動針對不同程度的MCI患者的影響效果最明顯，可以改善MCI患者的認知功能；通過有氧運動干預MCI的獨特機制，可以改善大腦中突觸可塑性，增加海馬神經(jīng)元數(shù)量，增大大腦中額葉皮質(zhì)區(qū)體積，從而減慢大腦中各組織功能的衰退，促使大腦對老年認知能力下降的改善，達到有效預防和及時干預MCI 的作用。

3.2 展望

未來更多形式的運動對MCI 患者的影響是否相同，應針對不同時間和強度，對認知障礙不同設(shè)計，挑選出最佳的運動方式。目前的研究相對粗糙，對MCI的評定沒有統(tǒng)一的標準，測試不準確，無法明確掌握MCI的發(fā)展程度，缺乏量化指標。在實驗研究中，應對受試者進行大樣本量的長期性跟蹤調(diào)查，以提供確切依據(jù)。