太极拳的功能性磁共振成像研究进展与思路探讨

张勇，吕迪阳，李匡时，孙伊婷，李宗衡

作者单位：

北京中医药大学东直门医院康复科，北京 100700

太极拳是中华民族宝贵的非物质文化遗产，是古代导引吐纳、易经阴阳、中医经络等多个传统文化元素的完美融合。太极拳通过对形、神、意、气的综合训练，从而达到强身健体，促进生理和心理功能改善的良好疗效[1]。近年来，国内外学者从武术学、养生学、心理学、医学、生物力学等多个角度对太极拳进行了全面分析研究[2]。在太极拳的临床医学应用方面，也涌现出了大量的研究报告和文献综述，内容涉及骨关节[3]、内分泌[4]、呼吸[5]、循环[6]、中枢系统[7]等各个系统的常见疾病。尤其是国际顶级医学期刊《新英格兰医学杂志》发表了太极拳干预治疗纤维肌痛[8]和帕金森氏病[9]的研究报道之后，太极拳的临床应用价值得到了业内学者的广泛关注与认可。

在临床研究的同时，学者也开始借助现代科技对太极拳背后的效应机制进行深入分析。既往学者从神经电生理、脑功能、生物力学等多个角度探讨了太极拳相关的效应机制，并取得了初步进展[10]。在太极拳相关的脑功能机制方面，得益于近年来功能性磁共振成像(functional MRI，fMRI)技术的快速发展，一系列高质量的研究成果相继发表在国际学术期刊上。笔者拟对太极拳的功能性磁共振成像研究进展进行综述分析，借以探讨太极拳相关的脑功能效应机制，为后续开展更深入的研究提供思路支持。

1 横断面的功能性磁共振成像研究进展

既往国内外学者开展了大量的功能性磁共振成像研究，通过对研究成果的深入分析和解读，业内普遍认为一种特定的疾病状态或一种特定的运动或感觉的反复刺激，能够产生相应的脑功能变化[11-12]。例如偏头痛患者长期反复的疼痛刺激，会使得多个与感觉和疼痛相关的脑区和脑网络的功能减低[13]；中风病患者的疾病状态也会产生相应的脑功能变化[14]；中医的针灸刺激也被证实能够产生特定的中枢效应[15]。基于这样的前提，太极拳作为一种能够提高平衡、认知等多种能力的特殊运动，在长期练习太极拳的健康人群中也必然能够找到与之相对应的脑功能变化。基于这样的假说，学者将长期练习太极拳的健康人群作为研究对象，采用横断面的研究方式，应用功能性磁共振成像技术探讨长期练习太极拳带来的中枢效应。

中国科学院心理研究所的Wei等[16-18]开展的太极拳的功能性磁共振成像研究，采用了横断面研究方式，以长期练习太极拳的受试者为研究对象，以匹配的健康受试者为对照，两组分别行进行功能性磁共振成像扫描后对比分析。该项研究纳入了22名长期练习太极拳的受试者[男性7名，女性15名，年龄(52±6)岁，太极拳练习年限(14±8)年]。通过与18名健康受试者的功能性磁共振成像数据对比发现，太极拳组受试者右侧大脑半球的中央前回、脑岛、额中回以及左侧大脑半球的颞上回、枕颞中回、舌回等脑区的皮质厚度明显厚于健康对照组[16]。且左侧枕颞中回和舌回皮质的厚度与太极拳练习的强度显著正相关。研究者据此推测长期练习太极拳能够引起局部的大脑皮质功能变化，这些神经功能的变化与冥想和有氧运动等产生的变化具有一定的相似性[16]。进一步分析研究[17]表明，太极拳组受试者右侧中央后回的功能同质性增强，左侧前扣带回和背外侧前额叶皮层的功能同质性减低。研究者推测功能同质性的增强是大脑整合能力的提升，功能同质性的减低是大脑精细分化的表现。这些变化为从脑功能可塑性层面探讨太极拳促进老年人行为和意识的改变提供了潜在可能[17]。后续从部分低频振幅角度的分析研究[18]表明，太极拳组受试者的双侧额顶叶网络、默认模式网络、背侧额前角回网络的部分低频振幅减低，且额顶叶网络和默认模式网络的功能连接度与认知等行为学评分具有显著相关性，从脑网络连接层面对太极拳这种身心训练的脑功能机制进行了解读[18]。

华东师范大学也开展了太极拳的横断面功能性磁共振成像研究[19-21]，该研究纳入了26名长期练习太极拳的老年人健康受试者[男性8名，女性18名，年龄(65.2±2.3)岁，太极拳练习年限(10.4±5.5)年]，以人口学信息匹配的26名健康受试者作为对照。功能性磁共振的研究结果显示，太极拳组受试者相较于对照组受试者在背外侧前额叶皮层与额中回的静息态功能连接度减弱。且脑区功能连接度的减弱与五因素正念度量表评分以及情绪控制能力的提升显著相关[19]。低频振幅分析的结果也呈现类似的相关性[20]。灰质体积的研究结果证实太极拳组受试者的丘脑和海马的灰质体积比健康受试者增大，同时也表现出正向的相关性[21]。研究者推测，长期练习太极拳能够通过减低执行控制网络的脑区功能连接度同时提高脑区灰质体积来调节改善练习者的判断能力和情绪控制能力。

山东医学科学院的Yao等[22]开展的功能性磁共振研究纳入了20名长期练习太极拳的受试者[太极拳练习年限(8.45±5.1)年]，与25名匹配的健康受试者为对照，两组分别进行扩散张量功能成像，借以对比分析脑白质的部分各向异性值。结果表明太极拳受试者组在胼胝体压部的部分各向异性值显著高于对照组，并且与太极拳的练习时间和熟练程度呈现正相关。研究者推测，太极拳能够通过改善大脑白质来延缓脑组织的老年退行性改变。

2 病例对照的功能性磁共振成像研究进展

对长期练习太极拳的健康人群进行横断面的功能性磁共振成像研究，表达的是太极拳长期累计效应在中枢脑功能层面的反应。另有学者开展了病例对照研究以探讨太极拳短期干预产生的脑功能变化。以没有太极拳练习经历的健康人群为研究对象，分别接受太极拳和对照干预，在干预前后分别进行功能性磁共振成像，通过功能影像结果对比并与行为学指标进行相关性分析，来解读短期练习太极拳产生的中枢脑功能变化。

中国科学院心理研究所进行的太极拳相关的功能性磁共振成像研究，将太极拳训练、认知功能训练、团体心理咨询作为一套组合身心干预措施，以健康知识讲座为对照进行对比分析。该项研究共纳入试验组受试者17名[男性9名，女性8名，年龄(68.7±5.7)岁]，对照组受试者17名[男性11名，女性6名，年龄(71.7±4.0)岁]。两组受试者按照分组不同分别接受6周的相应干预，并分别在干预前后进行功能性磁共振成像扫描。研究结果表明，试验组受试者在内侧前额叶皮层和颞叶的静息态功能连接度显著增强，并且功能连接度的增强与认知行为能力的变化呈正相关[23]。低频振幅分析的结果则表明，试验组受试者在额中回、额上回、小脑前叶等脑区的低频振荡分数值显著提升[24]。血氧信号的对比证实，试验组受试者在颞上回、颞中回、小脑后叶等脑区的信号明显增强[25]。由于额叶皮层、颞叶、小脑是老年性退变的主要脑区，研究者借此推测包含太极拳训练在内的组合身心干预措施可能通过增强相关脑区功能的形式来提高认知能力，进而起到延缓大脑的衰老的作用。

福建中医药大学也进行了太极拳相关的功能性磁共振成像研究[26-30]，将符合标准的老年人分为太极拳组[男性13名，女性8人，年龄(62.4±4.8)岁]、八段锦组[男性9名，女性6名，年龄(62.3±3.9)岁]和健康宣教对照组[男性19名，女性6名，年龄(59.8±4.8)岁]，在12周的干预治疗前后分别进行记忆量表评测和功能性磁共振成像扫描，进而对比分类各组之间的差异。韦氏记忆量表评测结果显示，太极拳组和八段锦组受试者12周干预后，记忆评分均显著优于对照组。静息态功能连接度的分析结果表明，太极拳组和八段锦组受试者在12周干预之后，前额叶皮层和双侧海马的功能连接度显著增强[26]。多频段部分低频振幅分析的结果显示，太极拳组和八段锦组受试者的前额叶皮层在多个频段内呈现增强趋势[27]。以上功能增强都与记忆评分的改善呈正相关。皮层灰质体积研究[28]和默认模式网络功能连接度的研究[29]也得到类似结果。研究者据此推测这些脑功能的增强是太极拳和八段锦预防记忆功能减退的中枢机制所在。后续以背外侧前额叶皮层为种子点进行的关联分析证实，太极拳组和八段锦组受试者背外侧前额叶皮层与颞叶皮层和扣带回的静息态功能连接度减弱，且减弱程度与记忆评分呈负相关[30]。研究者认为这是各个脑区功能独立化的表现，也是对太极拳和八段锦预防衰老性记忆功能减退的一种机制解读。

台湾学者Wu等[31]开展的功能性磁共振成像研究，对比分析了16名太极拳组受试者[男3名，女13名，年龄(64.9±2.8)岁]和15名健康对照组受试者[男0名，女15名，年龄(64.9±3.2)岁]。太极拳组受试者每周进行3次训练，每次60 min，对照组受试者仅进行两周一次的电话咨询，在12周干预前后分别进行功能性磁共振成像扫描并对比分析。结果表明，太极拳组受试者任务转换速率更快，错误率更低，在任务转换等情况下前额叶皮层的激活程度更高，说明练习太极拳能够提高老年人前额叶等脑区的工作效率。

3 太极拳的功能性磁共振成像研究思路探讨

太极拳相关的功能性磁共振成像研究已经取得初步成果，并且在国际学术期刊发表一系列高水平论文。学者们的既往研究应用脑区激活、脑区功能连接度、脑网络功能连接度、部分各向异性、低频振幅、灰质白质体积等多种角度对功能影像数据进行分析，证实太极拳能够在前额叶皮层、颞叶、海马、小脑、丘脑、胼胝体等多个脑区和脑组织产生正向的增强效应。由于分析方法的不同，这些正向增强效应体现为激活增强、功能连接度增强、体积增大、部分各向异性数值增大等多种形式。并且这些影像学数据的变化与多个临床量表的评测结果呈现正相关。这些研究结果在一定程度上能够相互印证，共同阐释太极拳提高认知、控制等多种能力的中枢效应机制，也为太极拳延缓大脑衰老的退行性改变提供了脑功能层面的证据支持。

值得注意的是，在正向增强效应的同时，学者们也观测到了部分脑功能的减低表现。例如，在长期练习太极拳的健康受试者中，左侧前扣带回和背外侧前额叶皮层的功能同质性减低[17]，背外侧前额叶皮层与额中回的静息态功能连接度减低[19]，双侧额顶叶网络、默认模式网络、背侧额前角回网络的部分低频振幅值减低[18]。以及太极拳干预组的背外侧前额叶皮层与颞叶皮层和扣带回的静息态功能连接度减弱[30]。对于这些减低效应，学者们分析认为这是各个脑区和脑网络功能进一步精细分化和功能独立的体现。在后续开展的深入研究中，有必要进一步分析这些减低效应的内涵所在，以全面的阐释和解读太极拳产生的脑功能效应。

为了更全面地分析脑功能层面的效应机制，学者多采用将影像学结果与量表或行为学指标进行相关性分析的研究方法。这样能够将二者有机结合，揭示中枢变化与外周表现的关系。后续的研究中，可以引入一些更加客观和量化的评价指标，例如实验室检查指标、运动力学检查数据、神经电生理检查指标等。这些客观数据的引入能够避免因为量表和行为学评价而带来的主观偏倚因素的影响，使得研究结果更具有说服力和公信度。

样本量偏小一直是功能性磁共振成像研究的一个不容忽视的重要问题。但是目前业内尚没有形成功能性磁共振成像研究的样本量计算方案。随着近年来相关研究的不断深入，越来越多的功能性磁共振成像研究开始依托临床随机对照研究展开，例如成都中医药大学Zhao等[32]开展的针灸治疗偏头痛的功能性磁共振成像研究就是依托一项大样本的临床随机对照试验。后续在设计太极拳相关的功能性磁共振成像研究时，可以参考这种研究方法，避免因样本量偏小而带来的结果偏差。

太极拳干预的异质性也是太极拳的功能性磁共振成像研究的干扰因素之一。目前业内有杨氏、陈氏、简化24式等多个不同的太极拳套路。在后续开展研究的过程中，有必要选择固定的太极拳套路，减少因干预措施的异质性对结果造成的影响。此外，既往研究多是以老年健康受试者作为研究对象，缺乏对各个年龄层段人群的细化研究。相较于老年人，年轻受试者的脑功能变化干扰因素更少，后续可以将年轻受试者作为研究对象，通过病例对照的研究方法，观察太极拳干预在脑功能层面的影响机制。

4 小结

在太极拳的临床应用价值得到业内学者一致认可的同时，相关的效应机制研究也不断深入。应用功能性磁共振成像技术对太极拳相关的中枢脑功能机制研究逐渐受到重视。近年来学者应用多种功能性磁共振成像分析方法，对长期练习太极拳和短期太极拳干预产生的脑功能变化进行了多角度的挖掘分析。研究成果表明，太极拳能够在多个脑区和脑网络产生增强效应，这为太极拳延缓大脑衰老的退行性改变提供了脑功能层面的证据支持。但是既往研究也存在一定的不足之处，后续有必要开展更大规模的细化研究以进一步验证太极拳临床疗效背后的中枢脑功能效应机制。

利益冲突：无。