雙任務訓練對老年人下肢肌肉力量影響的研究進展

摘要：隨著年齡增長老年人肌肉力量下降，導致平衡能力下降，容易跌倒。傳統的下肢肌肉力量訓練是通過單純運動干預，例如抗阻訓練等，但是強度過大并不適用于老年人。雙任務訓練強度適中，更適合老年人群，通過進行雙任務訓練，能夠提高老年人下肢肌肉同步收縮的能力，老年人的下肢肌肉力量能夠得到更好的提高，效果很好。本文通過查閱文獻和整理分析，對雙任務訓練老年人下肢肌肉力量的研究進行綜述，以期為老年人訓練提供更多理論依據。

關鍵詞：雙任務訓練 "老年人 "下肢肌肉力量

平衡是指無論身體位置或受到外力影響，自我調整和保持姿勢穩定而不跌倒的能力，保持身體的姿勢穩定性很重要。人的平衡能力隨著身體老化逐漸下降，老年人跌倒發生率也逐年增加。而影響人體平衡能力一個重要原因便是肌肉力量的下降，尤其是下肢，所以老年人下肢肌肉力量的下降是造成老年人跌倒的最重要因素，尤其是隨著年齡增長，老年人下肢髖、膝、踝關節周圍的肌肉力量流失，并且流失的速度也在加快，稍有不慎，就會發生跌倒，老年人跌倒輕則軟組織損傷產生疼痛影響走路功能，重則骨折甚至對其生命也有威脅，嚴重影響了老年人的健康和生活質量，因此對老年人下肢肌肉力量的訓練尤為重要。

針對下肢肌肉力量下降，有很多提升的訓練方法，研究顯示抗阻訓練能夠有效提高肌肉的力量，例如彈力帶下肢抗阻訓練，旨在通過對下肢肌肉單獨進行抗阻收縮和舒張練習，提高肌肉纖維的質量和力量，用以提升下肢的肌肉力量，但是彈力帶下肢抗阻練習強度非常大，不適用于有基礎病或者身體活動能力下降很多的老年人；此外高強度間歇訓練（HIIT）也可以對肌肉力量有效訓練，但是對于老年人，強度還是不適宜，在訓練中容易有意外發生。然而運動強度過低如單純步行也起不到訓練效果。因而很多學者開始了雙任務訓練的研究，并認為這種方法可以作為一種理想的訓練方式運用到老年肌力訓練當中去。

雙任務指的是同時完成幾個任務，這個任務可以是認知任務，例如算數、說話等，也可以是運動任務，例如走路、接東西等。因此，我們可以將雙任務分為運動運動雙任務、運動認知雙任務、認知認知雙任務幾類。雙任務訓練則指的是同時對兩個任務進行訓練，包括運動—運動雙任務訓練、運動—認知雙任務訓練、認知—認知雙任務訓練。經過一些學者對于雙任務訓練在提高老年人下肢肌肉力量方面的研究，發現雙任務訓練也取得了一些效果。本文通過評述國內外對雙任務對老年人下肢肌肉力量的影響研究，以期對完善老年人下肢肌肉訓練研究領域，對改善老年人平衡能力有所借鑒。

1、雙任務理論基礎

1.1、姿勢穩定性相關研究

人體姿勢控制系統包括三個方面：運動、感覺和認知。運動包括肌肉、骨骼等，這些都受腦和脊髓的支配；感覺主要由軀干、四肢和某些內部器官的感受器組成，收到刺激后，這些感受器通過反射活動將刺激傳遞給效應器，即骨骼肌，肌肉通過收縮帶動關節完成各種活動；認知能力是指人類大腦處理，存儲和提取信息的能力，指的是大腦的調節功能，其中包括執行功能和注意力等，這些能力都跟維持姿勢密切相關。因此，人的姿勢控制和平衡并不單純由運動或者感覺系統控制，還有認知的參與，三者之間交互發生作用。

1.2、雙任務執行干擾

雙任務執行過程中有干擾現象，表現為在執行雙任務時，兩個任務會相互干擾從而降低執行效率。例如，生活中當老年人進行走路時談話，講話速度減慢或步態能力下降，或兩者兼有。許多學者針對雙任務干擾現象提出了自己的理論，Pashler提出了瓶頸理論，他認為雙任務的加工過程有一個瓶頸階段，瓶頸階段意味著個體加工能力的限制，在其他階段多個任務可以同時處理，而在瓶頸階段一次只能處理一個任務，兩個任務加工過程相互干擾。Tombu認為認知負荷總量是固定的，在執行雙任務時，兩個任務的負荷超出了本身擁有的負荷，導致兩個任務開始爭奪負荷，因此會造成兩個任務獲得的負荷不同，此理論也被稱為認知負荷理論。在任務執行時兩個任務相互干擾，且認知資源的總量多少決定了完成該雙重任務的效率。Matthews等將運動與視覺任務相結合，要求腳對不經常出現的視覺目標刺激做出反應。發現優先考慮運動任務時與視覺任務優先時相比，視覺目標的潛伏期延長。由于視覺也占據認知資源，因此造成雙任務能力下降。

1.3、認知任務分配理論

雙任務協調是指同時處理需要不同認知加工的雙任務的能力。雙任務包括主要任務和次要任務，不同情境下，對于主要任務和次要任務定位不同，機體能夠根據情境自由靈活分配不同的認知資源在主要任務和次要任務上，這種協調能力決定著雙任務的執行效果。而雙任務執行過程中對主要和次要任務的協調則被稱為雙重任務的優先級策略。因此，可以將雙任務分為可變優先級和固定優先級兩種策略。可變優先級策略注意力分配是可以根據變化的情境采取靈活的注意力分配，而固定的優先級策略兩個任務之間的注意力分配是固定不變的，不會根據現實情境調節注意力。因而在實際雙任務訓練中，盡量選擇可變優先級的雙任務訓練，對于神經和運動的調節更加靈活、協調，訓練效果比固定優先級雙任務訓練更加顯著。

2、雙任務訓練的內容

老年人雙任務訓練包括認知—運動訓練、運動—運動訓練及認知—認知訓練，認知任務和運動任務種類廣泛，認知任務例如算數、感覺刺激等，運動任務例如步行訓練、力量訓練、平衡訓練等。雙任務訓練老年人采取了不同的任務訓練的組合模式，雙任務訓練老年人的目的是提高下肢肌肉力量，提高平衡能力，改善步態，來降低老年人跌倒風險，因而在實際操作中，應用最多的則是力量訓練與其他訓練結合的方法，例如力量訓練與認知任務的結合，例如訓練同時完成視覺聽覺的刺激任務、連續計算100減3任務、成語接龍等，或者力量訓練結合一個額外的運動任務，比如結合躲避障礙物的任務或者端著一杯水等。目前的研究表明，雙任務的訓練方式多種多樣，要根據需要選取合適的訓練方式，即如果要鍛煉上肢肌力，可以選取上肢肌肉力量訓練和其他任務結合，如果鍛煉平衡，則選擇平衡雙任務訓練。

3、雙任務訓練對老年人下肢肌肉力量的影響

3.1、雙任務訓練抗阻負荷強度的確定

力量訓練的最重要因素便是強度，強度設定不同，對肌肉的訓練效果也不同。力量訓練的強度用 RM（Repetition Maximum）來表示，表示為最大重復次數時的重量，一般用RM來表示阻力的強度。比如1RM 表示某個動作完整執行一次所負荷的最大重量，5RM為某個動作執行5次的最大重量。在進行訓練時，1-RM的強度時讓人覺得無法再往上加重的重量，因此對于老年人而言，這種強度過大。對于普通老年人進行力量訓練，王光平等對30位老年人進行了不同強度的力量訓練，分別進行小于60%1RM的低強度訓練、60%-80%1RM中等強度訓練和80%1RM 以上的高強度訓練，結果顯示，中強度以上的干預效果最佳，對于下肢的骨骼肌力量的提升以及肌肉質量的提升效果更為明顯，并且對于老年人而言是一種安全的強度，因此最適宜老年人進行下肢力量練習的強度為中等強度。在60%-80%1RM強度下，對下肢骨骼肌能夠達到最佳的收縮舒張狀態，骨骼肌纖維增粗變多，并且運動與認知相互交互，中等強度下，運動與認知交互的作用更強，呈現出一個倒“U”型，在適宜強度下，神經肌肉與認知交互最強，因而肌肉收縮控制協調能力也變強，收縮的功率和效率都最大程度的提高。而對于下肢功能障礙老年人，下肢力量的下降更為明顯，肌肉收縮無力的情況很多，即使是中等強度，對其也不適用，因此強度需要再調整。按照不同的運動能力安排不同的強度，根據倒“U”型理論，運動強度適宜時，認知負荷才能達到最佳水平，因而神經肌肉與認知的交互作用達到最強，對肌肉的鍛煉才會更好。對于下肢功能障礙者，推薦使用10RM百分比來表示強度，使用70%-80%10RM的阻力，此時力量訓練的效果最佳。

3.2、雙任務訓練對健康老年人下肢肌肉力量的影響

老年人下肢肌肉的力量大小直接決定著老年人的運動能力，老年人下肢力量如果發生不足，肌肉控制能力和肌肉協調能力都會下降，跌倒發生率提高。當前國內外很多學者都將雙任務訓練作為一種新興的運動方法，用以運動能力下架的老年人或者衰弱的老年人，用以改善其下肢功能，取得了一些成效。

Akin將50名60歲及以上老年人隨機分成兩組進行了為期8周的運動干預，一組進行運動—運動雙任務訓練，一組進行認知運動雙任務訓練。干預前后分別測量老年人的下肢肌肉力量，結果研究發現8周的運動雙任務訓練和認知運動雙任務訓練均能提高老年人的下肢股四頭肌、雙側腓腸肌和脛骨前肌等肌肉力量，但是兩種訓練方式之間沒有顯著性差異。王鋒把39名老年人隨機分成三組，分別進行日常活動、單純力量訓練以及結合電子屏幕人機交互感覺統合聯合力量訓練，并對訓練前后各項指標進行測試，包括膝關節屈、伸肌峰力矩、屈/伸肌力比（H/Q）等指標，結果顯示單純力量訓練以及結合電子屏幕人機交互感覺統合聯合力量訓練都能提高老年人下肢肌肉力量，但是雙任務訓練即感覺統合聯合力量訓練提高下肢肌肉力量的效果明顯比單純力量訓練好。Karen Z. H. Li研究結果顯示雙任務訓練組有顯著改善，單任務訓練組則沒有明顯改善。張慧鑫等將30名養老院老年人進行隨機分組，分別進行為期6周的雙任務訓練和單純醫療保健操訓練，在實驗前后分別進行測試，結果顯示與單純醫療保健操相比，雙任務訓練組評分明顯優于單任務組。這些都證實了雙任務訓練能夠對提升老年人下肢肌肉力量。Makoto Hiyamizu探討老年人雙任務訓練對下肢力量訓練的影響，結果發現接受力量和平衡與認知任務結合的訓練的老年人在站立姿勢控制過程中的雙任務表現更好。VAN HET REVE將力量平衡訓練與特定認知訓練相結合，結果同樣發現雙任務力量練習在改善步行能力方面效果更加顯著，有效防止跌倒的發生。但是也有學者試驗得出，與單任務力量訓練相比，雙任務力量訓練不能明顯提高老年人下肢的肌肉力量，雙任務力量訓練沒有效果，推測可能是運動強度的選擇不適宜，導致肌肉力量沒有提高。因此，雙任務訓練方式應該合理，要嚴格控制強度，強度過高或過低都起不到訓練效果。

3.3、雙任務訓練對運動功能障礙老年人下肢肌肉力量的影響

對于存在運動功能障礙老年人，例如腦卒中后康復階段、關節置換術后、脊柱病變導致下肢肌力下降等，通過進行雙任務訓練，也可以提高下肢肌肉力量，改善其運動能力。劉勇對腦卒中后下肢運動障礙老年人進行下肢力量訓練，對照組進行常規的下肢抗阻訓練，利用訓練儀進行踏車的動作，實驗組在常規下肢抗阻訓練基礎上增加雙任務訓練，訓練8周，比較兩組訓練前后下肢的肌肉功能，結果發現雙任務訓練對腦卒中后偏癱患者下肢功能的恢復具有很好的作用。此外，還有學者進行了漸進性抗阻雙任務訓練、彈力帶結合認知雙任務訓練、結合計算機認知訓練的抗阻運動認知雙任務訓練等，都證實了這種效應，并且與健康老年人相比，運動障礙老年人下肢力量薄弱，因而肌肉力量恢復效果更加明顯，因此雙任務訓練在下肢肌肉力量障礙患者中也值得推廣。但是對于功能障礙者，需要格外注意，在設定強度時，一定要嚴格按照受試者的活動水平，避免使下肢的功能損害加重。

4、雙任務訓練提高老年人下肢肌肉力量的機制

在人的衰老過程中，膝關節周圍屈肌和神經的肌力流失速度加快，下肢的肌肉主要包括髖關節、膝關節和踝關節周圍的肌肉，包括股四頭肌、股二頭肌、小腿三頭肌、脛前肌、脛后肌等。肌力指的是肌肉完成最大收縮的能力，體現在人體下肢表現為控制身體姿勢、維持直立行走等特定動作，下肢肌肉力量減小，直接影響到姿勢控制能力。而研究發現，下肢與肌肉力量相關的還有肌肉的收縮功率，指的是動作前肌肉之間協同收縮的能力，肌肉的收縮功率也隨著年齡增長而下降，造成下肢收縮功能受到影響。戚維璜等進行睜眼與閉眼狀態下的左右單足支撐站立測試，與此同時疊加心算任務，結果發現在進行心算任務睜閉眼測試時，睜眼測試時重心擺動幅度比閉眼測試時擺動幅度變大，說明在睜眼-心算—維持姿勢活動中，與閉眼—心算—維持姿勢相比，睜眼占據更多認知資源導致維持姿勢所獲資源下降。E-bersbach等的研究證實了雙任務執行的干擾效應，當老年人在執行步行任務時，如果此時再進行簡單記憶等任務，就會觀察到，這時下肢的參數會發生變化，可以看到雙腿的支撐時間明顯減少，這就提示兩個任務之間是存在干擾現象的。何亞娟的研究也提示其他任務的不同對于最終的實驗效果也有差異，比如進行手持一杯水和單純算數，由于手持一杯水本身就是一個運動任務尤其是動態平衡要求更高的任務，與算數這一單純認知活動相比，需要占據更多的認知資源，這就相當于更增大了雙任務訓練的難度，因此會得出運動—運動雙任務訓練效果優于認知—運動雙任務的結論。我們理解為在雙任務執行過程中，執行功能屬于認知能力的一種，指的是在運動中對于某一動作或姿勢如何開展，大腦需要進行靈活分析調節神經和肌肉的控制，而執行功能與步態能力存在關聯，額外任務造成認知需求增加，認知需求與步態需求相互搶奪認知資源，造成此時步態成本變高，對執行功能的要求變高，因此完成動作更難。根據運動和認知相互關系呈現一個倒“U”型的理論，強度適宜時神經肌肉（運動功能）與認知的交互作用最好，因此通過將雙任務訓練的形式、內容和強度調節達到適宜的程度，這時不僅認知水平如注意力、執行功能調整到了最佳水平，而且運動功能也是最佳狀態，這有利于下肢肌肉力量的恢復和下肢肌肉質量的提高。很多研究都證實了雙任務訓練可以更好地提高老年人下肢肌肉力量，例如進行常規平衡訓練的同時增加視覺聽覺等刺激，就能有效提高其下肢肌力。因此，由于雙任務訓練同時對兩個任務進行訓練，這時可以在相同的運動成本下使得下肢肌肉得到最大程度的鍛煉。

5、總結

對于老年人而言，低強度的步行訓練起不到肌肉力量提升效果，高強度的抗阻或步行練習強度不適用于老年人，而雙任務力量訓練強度適中，提高了下肢髖膝踝關節周圍的肌肉力量和肌肉的協調配合能力，改善了肌肉質量，提升肌肉收縮效率。并且研究發現運動—運動雙任務力量訓練的訓練效果更好，雙任務力量訓練為老年人日常鍛煉提供了新的思路和方法，有效降低了日常生活中因意外造成跌倒的幾率，對預防老年人跌倒問題找到更優解，具有很強的應用價值。

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