健身气功对中老年女性大脑自动化加工能力的影响

刘 楠

(山西体育职业学院 社会体育系，山西 太原030006)

健身气功是以自身形体活动、呼吸吐纳、心理调节相结合为主要运动形式的民族传统体育项目，是中华悠久文化的重要组成部分。大量研究表明健身气功可以强身健体，对生理机能、生化指标、免疫指标有明显的改善作用。［1］此外，健身气功对人的心理和认知功能也具有调节作用。

事件相关脑电位(Event-related potentials，简称ERP)技术是了解认知心理功能的常用手段。ERP是通过计算叠加的平均诱发电位(Average evoked potentials，简称AEP)，当外加一种特定的刺激，作用于感觉系统或脑的某一部位，在给与刺激或撤销刺激时，在脑区内引起的电位变化即ERP。一次刺激诱发的ERP 的波幅约2 μV ～10 μV，远小于自发电位(Electroencephaogram，简写为EEG，脑电波)，另外ERP 以毫秒作为时间单位，因此该技术具有很高的敏感性和时间分辨率。［2］

失匹配负波(Mismatch negativity，简称MMN)于1978年被Naatanen 等首先报道［3］，是反映脑自动加工的客观指标。自动加工指几乎不需要占用认知资源就能进行的认知加工，其特征是:个体没有进行该加工的意图，个体没有意识到正在进行该加工，该加工不干扰其他心理活动。［4］自动加工是脑的高级功能，对人类具有非常重要的意义。本研究通过分析健身气功练习者和非练习者MMN 指标的变化，探讨健身气功对自动化加工的影响，为健身气功的调心机制提供理论依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

本研究的实验对象分为气功组和对照组两类:气功组中，中老年女性有19人，平均年龄为55.5岁(49岁～65岁)，平均受教育年限为11.9年。他们每周练习健身气功3次以上，每次练习时间为1 h 以上，平均练习年限为3.2年。对照组中，中老年女性有20人，平均年龄为53. 7岁(48岁～64岁)，平均受教育年限为11.1年，从未参加过健身气功练习。

气功组对象随机抽取自广州市海珠区健身气功队，对照组对象在海珠区及天河区住宅小区进行招募，随机抽取条件符合者。两组人员在年龄、受教育年限方面没有显著性差异，且均为右利手，视力、听力正常，身体健康，无高血压、糖尿病、脑外伤、精神病史等，不服用相关药物和镇静类药物，实验前24 h 内无饮酒。对照组对象一般不参加体育锻炼，部分成员参加慢跑、跳舞、爬山等锻炼项目。所有参与研究的中老年女性均签署了《知情同意书》。

1.2 刺激与任务

MMN 记录采用被动Oddball 听觉范式，刺激信号为短纯音。声音呈现时程为100 ms，强度为70 dB，刺激间隔为1 s，刺激总数为300次。标准刺激(Standard)500 Hz，呈现概率为85%;靶刺激为1 000 Hz，呈现概率为15%;两种刺激为随机出现。刺激呈现时，要求两组中老年女性认真阅读一篇文章(内容为《康熙大帝》节选，选取不引起被试悲伤、愤怒、喜悦等明显情绪的内容)，忽略听到的声音，在任务结束后回答两个关于故事情节的问题，并提示被试问题回答对错与测试成绩直接相关。

1.3 测试步骤及数据记录

实验前测试组通过问卷形式确认两种中老年女性的基本情况，包括性别、年龄、为右利手、裸视或矫正视力正常、头部未受过严重损伤及运动习惯等;向她们介绍任务内容并签署《知情同意书》，并在实验完成后给予其一定报酬。

实验在隔音房间进行。在安静状态下，气功组与对照组分别完成一次听觉Oddball 任务，并在任务结束后要求问答两个关于阅读内容情节的问题，所有参与实验的中老年女性接受的问题均一致。气功组被试从健身气功的四套功法中自愿选择两套功法，进行约30 min 的健身气功练习。练习结束后再次完成听觉Oddball 任务，并回答两个关于阅读内容情节方面的问题。两次任务完成后需回答的问题不同，对照组只需要完成一次任务。

研究采用的脑电收集、分析仪器等是德国Brain Product 公司32 导ERP 系统。采用国际通用脑电10 ～20 系统，在Fz，Cz，Pz，Oz，F3，F4，C3，C4 等8 处安放电极，MMN 参考电极位于鼻尖，前额接地。在左眼外毗和眶上缘置表面电极，记录眼电。头皮与电极之间的阻抗＜5 000 Ω，采样率为500 Hz，记录连续EEG，离线叠加处理。

1.4 数据处理及统计分析

在离线分析中，笔者首先采用回归法提取出眼电，然后对50 Hz 市电进陷波处理，剔除振幅大于100 μV 的EEG 伪迹数据。当ERP 之时间零点对应于目标刺激出现的时刻，分析时间600 ms(含基线200 ms)。叠加处理分别得到标准刺激与偏差刺激诱发的ERP，用偏差刺激ERP 波形减去标准刺激ERP 波形，得到差异波，即MMN。根据文献，确定MMN 的潜伏期为100 ms ～250 ms，在该范围内的波峰顶点为该成分潜伏期测量点，并测量MMN 波幅测基线。对组内、组间、不同练功年限习练者静坐或休息前后、记录电极之间、偏差刺激和标准刺激引起的振幅和不同组别偏差刺激引起的振幅进行配对t 检验或独立样本t 检验，以p ＜0.05 呈现显著性差异，结果均以X±SD 表示。

2 实验结果与分析

2.1 MMN 振幅

由于MMN 波形主要出现在人的额中央区，所以本实验选择了Fz，Cz，Pz，Oz，F3，F4，C3，C4等8 个处于中线和额区的电极。各电极点MMN 振幅见表1。

如表1 所示，在安静状态下，气功组与对照组引起的MMN 波形有较明显的区别。在Fz，Cz，F3，F4，C4 处，气功组引起的MMN 振幅的极显著性要高于对照组的(P ＜0.01)，在C3 处为两组间差异的显著性水平(P ＜0.05)。

在约30 min 的健身气功练习后，气功组引起的MMN 振幅较安静时也产生一定的变化。在Cz，C4 处为气功组练习后MMN 振幅较安静时显著加大(P ＜0.05)，而这一变化在Fz，F3，F4，C3 等4 个电极点处表现为极显著性差异(P ＜0.01)。

表1 不同组别各电极点MMN 振幅(X ± SD，μV)

2.2 脑电地形图

如图1 所示，对照组在129 ms 时额部出现负波并逐渐增强，于165 ms 达到最强，出现负波的区域主要集中在左侧额部，该负波在200 ms 处向枕部偏移并逐渐消失。

图1 脑地形图在129 ms ～235 ms 的组间比较

气功组在安静状态下，由129 ms 开始在中央处产生负波，且扩散到额部、中央区和枕部，几乎覆盖了整个脑区。该负波于165 ms 时达到最大值，并在200 ms 左右逐渐减弱，负波强弱变化中所在区域保持一致，无明显偏移。

气功组在健身气功练习后的脑电地形图显示，经过约30 min 的练习，气功组于约129 ms 开始由额部产生负波，且负波的强度大于气功组和对照组安静状态在该时段产生的负波。负波逐渐加强和扩大到额部与中央区，于165 ms 处达到最大值，并于200 ms 处开始逐渐减弱。负波达到最大值时所处区域分布更均匀，且更靠近前额。

3 讨 论

健身气功“三调”相互依存和相互制约，调身是基础，调息是中介，调心主导调身和调息［5］，可见健身气功的练习是以调心为最终目的。健身气功对人们心理健康水平的影响屡见报道，大部分研究者选用了心理状况调查量表对人们的情绪进行研究。心理健康不仅表现为情绪健康，认知功能也是心理健康的一个重要方面。本研究利用事件相关脑电位技术，着眼于健身气功对自动化加工的影响，从不同的维度探讨健身气功的心理调节作用。

3.1 健身气功练习提高自动化加工能力

ERP 研究中，经常用MMN 振幅或面积表示自动化加工能力的大小。MMN 振幅越大则表明自动化加工能力越强。各电极点MMN 振幅的组间比较显示，在前额及中央区域，气功组安静时比对照组具有更高的MMN 振幅，而气功组在30 min 健身气功练习后，MMN 振幅进一步增加。在129 ms ～235 ms 时窗内，脑电地形图也显示出相同的结果。气功组中老年女性在任务结束后回答问题更加准确和详细，经过30 min 健身气功练习后普遍反映具有神清气爽，精神振奋的感觉。这说明在安静状态下气功组大脑自动化加工能力的提高确实是由健身气功练习引起的。健身气功练习对脑自动化加工具有即时性的促进作用，可以使中老年女性练习者更容易集中精神，排除外界干扰，而长期坚持健身气功练习可以使得这一促进作用进行累积，从而使脑自动化加工功能得到显著性的提高。

冥想是情绪和注意调节的综合练习，包括幸福感的培养和情绪的平衡。［6］冥想的形式很多，如西方正念、印度瑜伽、佛教打坐等，健身气功中的“调心”的本质就是一种冥想练习。国外学者利用ERP技术的研究发现，冥想练习可以增强注意力的稳定，减少分心物的影响，能够提高练习者对刺激的自动编码。［7］本研究结果与国外ERP 研究相一致，为健身气功的“调心”机制提供了客观依据。

3.2 健身气功练习提高大脑自动化加工效率

脑电采集中，要求参与研究的中老年女性专心阅读文章材料，减少对听力材料的注意。尽管在测试前强调测试成绩与阅读后回答问题的正确与详细程度直接相关，对照组的中老年女性仍更容易在阅读的间隙被声音材料所吸引，从而减少大脑对声音材料的自动化加工，将更多注意资源投放到无关刺激中，降低了自动化加工的效率，显示为较小的MMN 振幅。

MMN 的分布在前额叶，前额叶皮层和颞、顶、枕皮层之间有丰富的联络区，与复杂知觉、注意、思维等高级脑活动有关。对照组在165 ms 处引起的负波振幅较低，且主要分布在左前额，并没有反映出前额叶皮层活跃。气功组安静状态下，前额叶及顶叶都表现出较大的负波，经过30 min 健身气功练习后，负波振幅进一步增大的同时，负波出现的区域向前额集中，这反映了健身气功可使练习者在动员不同功能的大脑皮层区域方面具有更强的针对性和准确性，只动用较少部位的脑区即可完成自动化加工。

4 结 语

健身气功的练习在有效减少对无关刺激投入注意的同时，增加了对无关刺激的自动化加工，这种非注意状态下的信息加工能力使练习健身气功的中老年女性在集中注意力做某事的同时仍可捕捉周围环境中的刺激物。这种变化不但是自动化加工和注意水平的提高，更是个人修养和精神境界的提升。

综上所述，健身气功练习可对中老年女性练习者自动化加工能力产生即时性的促进作用，长期练习可提高大脑自动化加工能力，抵抗环境的干扰。此外，健身气功的心理调节作用广泛，在脑神经方面的机制仍有巨大的探讨空间。

［1］石爱桥，李安民，王广兰，等. 参加健身气功·易筋经锻炼对中老年人心理、生理影响的研究［J］. 成都体育学院学报，2005(3):95-97.

［2］魏景汉，罗跃嘉. 认知事件相关脑电位教程［M］. 北京:经济日报出版社. 2002.

［3］Naatanen R，Gailmard A W，Mantysalo S. Early selectiveattention effect on evoked potential reinterpreted［J］. ACTA Psychologica (Amsterdam)，1978(4):313-329.

［4］邵志芳. 认知心理学——理论、试验和应用［M］. 上海:上海教育出版社，2006.

［5］国际体育总局健身气功管理中心. 健身气功社会体育指导员培训教材［M］. 北京:人民体育出版社，2007.

［6］Shisei Tei，Pascal L F. meditators and non-menditators:EEG source imaging during resting［J］. Brain Topogr，2009(3):158-165.

［7］Travis F，Tecce J T，Guttman J. Cortical plasticity，contingent negative variation，and transcendent experiences during practice of the transcendental meditation technique［J］. Biological Psychology，2000(1):41-55.