太极拳对老年人执行功能、单腿动态平衡及脑功能连接的影响:探索运动干预新路径

【字体: 时间:2025年04月08日 来源:Scientific Reports 3.8

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  随着全球人口老龄化加剧,跌倒成为影响老年人健康的重大问题。为探究改善老年人运动能力和神经系统功能的方法,哈尔滨体育大学研究人员开展太极拳(TCC)训练研究。结果显示,TCC 在提升单腿动态平衡、改善神经肌肉协调和脑功能连接对称性方面优势显著,对促进老年人健康意义重大。

  在全球老龄化不断加剧的当下,老年人的健康问题愈发受到关注,其中跌倒成为了影响老年人生活质量甚至生命安全的重要因素。大约 50% 的跌倒发生在单腿支撑阶段,如跨越障碍物或爬楼梯时。随着年龄增长,老年人不仅肌肉力量流失、视力下降,神经系统功能退化和双侧下肢肌肉力量对称性降低等问题也日益凸显,这些因素极大地增加了他们跌倒的风险。同时,长期久坐行为会进一步加剧神经系统功能和下肢肌肉力量的衰退,使得情况雪上加霜。
在大脑方面,长期久坐和衰老会导致白质(WM)和灰质(GM)体积减少,白质病变增加,引发脑萎缩,进而导致神经元投射减少、脑功能连接(FC)效率降低、运动控制减弱和认知功能受损。这使得老年人在处理运动信息时能力下降,平衡控制能力变差,容易出现姿势不稳定、反应迟缓等问题。因此,寻找有效的干预措施来改善老年人下肢肌肉力量对称性、增强神经系统功能,对提升他们的运动能力、降低跌倒风险和提高生活质量至关重要。

基于此,哈尔滨体育大学的研究人员开展了一项关于太极拳(Tai Chi Chuan,TCC)训练对老年人执行功能(Executive Function,EF)、单腿动态平衡、双侧下肢肌肉激活对称性以及脑功能连接强度影响的研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上,为老年人健康运动干预提供了重要依据。

研究人员采用了多种关键技术方法。在样本选取上,招募了 90 名符合条件的久坐老年人,随机分为太极拳(TCC)组、快走(Brisk Walking,BW)组和对照组。研究过程中,运用功能近红外光谱技术(Functional near-infrared spectroscopy,fNIRS)监测大脑活动,通过 Y 平衡测试(Y-balance tests,YBTs)评估单腿平衡能力,使用无线表面肌电图(sEMG)收集肌肉电活动信号,还利用执行功能测试(EF tests)评估老年人的认知控制能力。

研究结果如下:

  1. YBTs 结果:在 YBTs 任务中,无论是右腿还是左腿支撑时,TCC 组的复合得分(Composite Score,CS)在训练后均显著高于对照组。这表明 TCC 训练能有效提升老年人单腿动态平衡能力,使他们在单腿支撑时更加稳定。
  2. 无线 sEMG 结果:在不同腿支撑的 YBTs 任务中,TCC 组相关肌肉(如股外侧肌 VL、股二头肌 BF)的归一化积分肌电值(iEMG)相比对照组有显著提高,说明 TCC 训练增强了下肢肌肉的激活水平,有助于提升肌肉力量和运动控制能力。
  3. EF 测试结果:在执行功能测试中,TCC 组在 Stroop 任务和 2-back 任务中反应时间显著缩短,且在 2-back 任务中,TCC 组和 BW 组的反应时间均明显缩短。这意味着 TCC 和 BW 训练都能在一定程度上提升老年人的工作记忆,但 TCC 在抑制控制方面的改善更为显著。
  4. HbO 浓度变化结果:在 EF 测试过程中,TCC 组在 Stroop 任务中前额叶皮层(PFC)的氧合血红蛋白(HbO)浓度显著增加;在 2-back 任务中,TCC 组和 BW 组的 HbO 浓度在相关脑区(如背外侧前额叶皮层 DLPFC、额极区 FPA)均显著增加,表明 TCC 和 BW 训练对大脑的激活和功能改善有积极作用,且 TCC 在某些方面效果更优。
  5. 脑 FC 结果:在左右腿 YBTs 任务中,TCC 组多个脑区之间的功能连接强度在训练后显著增加,部分脑区的 FC 强度明显高于 BW 组和对照组。这说明 TCC 训练能有效增强大脑相关区域之间的协作和信息传递,优化大脑功能网络。
  6. 偏侧化分析结果:TCC 组在单腿动态平衡能力、肌肉激活以及整体平均脑 FC 强度的偏侧化方面显著降低,而 BW 组仅在 VL 的 iEMG 值偏侧化上有显著降低。这表明 TCC 训练在提高双侧肢体运动协调性和大脑功能对称性方面具有独特优势。

研究结论和讨论部分指出,与快走相比,太极拳在增强老年人单腿动态平衡能力、提高下肢肌肉神经肌肉激活水平和改善协调控制指数(CCI)方面效果更显著。这主要得益于太极拳独特的运动设计,其复杂的动作要求精确的肌肉感知和多方向的身体协调,有效锻炼了下肢肌肉力量和协调性。在执行功能方面,虽然太极拳和快走都能提升工作记忆,但太极拳因其包含新技能学习和冥想等元素,在抑制控制方面表现更出色,更有助于优化大脑相关区域功能。此外,太极拳训练还显著提高了大脑功能连接的对称性,这可能与太极拳的多模态训练促进高阶神经网络重塑有关。

综上所述,该研究表明太极拳训练在改善老年人动态平衡、神经肌肉协调和脑功能连接对称性方面具有显著优势,为老年人运动干预提供了科学依据,有力地证明了太极拳在促进老年人身心健康、提高生活质量方面的重要价值。
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