长期有氧运动改善甲基苯丙胺成瘾者对毒品的渴求——来自alpha波的证据

赵琦 刘佳宁 陆颖之 周成林

上海体育学院（上海200438）

甲基苯丙胺（冰毒）已成为我国滥用“头号毒品”[1]，少量服用即可严重影响认知功能。认知功能受损后，甲基苯丙胺吸食者无法调节其对毒品的渴求，进而成瘾。经强制戒毒后，往往出现“甲基苯丙胺戒断综合症”[2]，表现为身心受损，戒断后无法回归正常社会生活，且当毒品相关信息呈现时，其无法调控自身对毒品的主观渴望，致使甲基苯丙胺成瘾者的复吸率居高不下。目前亟需寻求一种科学易行的方式，有效改善成瘾者受损的认知功能，降低主观渴求，使成瘾者更好地回归正常生活。

近些年来，有氧运动逐渐成为戒毒康复的主要辅助疗法之一。对可卡因成瘾者进行8周有氧运动干预发现，成瘾者对毒品的主观渴求降低[3]。单次有氧运动干预能显著降低甲基苯丙胺成瘾者对毒品的主观渴求度，且中等强度效果最佳[4]。从生理层面分析，毒品通过影响多巴胺分泌造成吸食者对毒品的异常渴望，有氧运动则通过增加多巴胺浓度及多巴胺受体结合[5]，降低渴望程度；但尚未揭示当成瘾者处于药物渴求状态时，大脑通过何种电生理机制改善成瘾者的渴求。已有研究论证自我调控功能对药物成瘾者是否能成功戒断毒品起着关键作用[6]，并发现单次有氧运动可同时有效改善甲基苯丙胺成瘾者的主观渴求和大脑额区抑制控制功能[7]，但该研究测试抑制控制功能的任务并不能直接诱发成瘾者对毒品的渴求，且并未发现主观渴求与大脑自我控制功能的相关性。单次有氧运动操作方便，但运动效益维持时间短，而长期有氧运动是大量单次运动的叠加，运动效益维持时间长，效果更加明显。

临床上，研究药物渴求最常用的范式是线索暴露任务[8]。当成瘾者暴露在毒品线索条件下时，会增加其对毒品的渴望，引发复吸。在毒品线索暴露诱发渴求的过程中，大脑功能主要包括自下而上的感知和自上而下的监控两条路径，并通过多个脑区的活动变化产生渴望，其中大脑额区在药物渴求中起主要作用[9]。额区与大脑认知功能密切相关，更是自我调控能力的关键脑区[10]。额区alpha 波段（8～13 Hz）脑电波代表大脑自发的觉醒意识，可对正在执行的认知任务进行调节，并与注意调控及抑制功能相关[11-13]，通过对额区alpha 波能量的计算可了解大脑自我调控功能的变化。脑电波（electroencephalogram，EEG）技术可以通过电位变化精准记录alpha 波能量，且安全无害，具有便携易操作的特点，现已广泛应用到对认知能力的测评当中。

鉴于上述，本研究采用线索暴露任务，通过EEG的方法，探究长期有氧运动对甲基苯丙胺成瘾者药物渴求的改善，并分析改善过程的脑功能机制。本研究假设：（1）长期有氧运动可以降低甲基苯丙胺成瘾者对毒品的主观渴求。（2）长期有氧运动可以提升毒品线索条件下甲基苯丙胺成瘾者大脑额区alpha波能量，且alpha波能量与主观渴求度存在相关关系。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

在浙江十里坪戒毒所进行被试招募，被试吸食毒品类型均为甲基苯丙胺，戒断时长处于3～6 个月之间。且全部为男性，年龄在20～45之间，教育水平均在小学以上。被试基本信息见表1。所有被试健康状况良好，无脑部损伤及精神类疾病，无色盲或色弱，视力或矫正后视力正常，且自愿参加本实验，并签署知情同意书。将招募到的甲基苯丙胺成瘾者随机分为对照组、中等强度运动组和高强度运动组3组。

表1 甲基苯丙胺成瘾者基本信息

1.2 研究方法

1.2.1 干预方法

在室内康复馆开展运动干预。对中等强度运动组和高强度运动组进行为期12 周、每周3 次、每次40 分钟的运动干预。运动干预方式主要为功率自行车运动，首先热身5分钟，而后有氧运动30分钟，最后拉伸5分钟，同时采用SUUNTO 心率带对心率进行监控。中等强度有氧运动的心率保持在最大心率的65%～70%，高强度有氧运动的心率维持在最大心率的80%～85%[最大心率=206.9-（0.67×年龄）[14]]。被试均可按照干预计划完成运动，每次运动干预出勤率均在95%以上。对照组维持戒毒所正常生活的低身体活动量不变。

1.2.2 线索暴露任务测试

在12 周运动干预前后，分别进行线索暴露测试。在测试开始前，由主试向被试讲解实验任务，要求被试在接下来的5 分钟时间里，集中注意力认真观看桌子上的物品，但不能对其进行触摸，并尽量保证头部不要移动。在前半部分的2 分钟30 秒时间内，让被试观看生活中常见物品，主要包括纸杯、笔记本和胶带（尽量保证中性物品数量及体积与毒品线索物品类似）。在后半部分的2分钟30秒时间内，由主试更换道具，让被试观看能够充分诱发其对毒品渴望的物品，主要包括毒品仿真模型以及吸食冰毒的器具冰壶，并同步记录前后两部分脑电波。在观看毒品线索物品后，主试采用视觉模拟评分法（visual analogue scale，VAS）（图1）对被试进行主观渴求度评分，最左端（0）表示对药物完全没有渴求，最右端（10）表示对药物的渴求程度最强，从0到10表示对药物的渴求程度逐渐增加。要求被试根据实际情况作答。

图1 视觉模拟评分法

脑电波采集设备选用德国Brain Products 记录系统，采样频率为1000 Hz，采用Ag/Agcl 电极，AFz 点作为接地电极，FCz点作为参考电极。水平眼电（HEOG）和垂直眼电（VEOG）分别位于左侧眼眶左侧和右侧眼眶下侧1 cm 处。所有电极点与头皮间的电阻均保持在5 kΩ以下。

1.2.3 数据处理

1.2.3.1 脑电数据处理

对干预前测和后测时，观看中性线索和毒品线索的脑电波数据进行分析，每段数据时长为2分30秒，共有数据344 段。脑电波数据采用Brain Production Analyzer2.1软件进行处理。预处理步骤主要包括：手动去除伪迹，进行重参考，选用全脑平均信号为新参考电位，并还原FCz 点电极。以低通100 Hz、高通0.1 Hz、斜度24 dB/oct 为标准进行带通滤波，并去除50 Hz 市电，使用ICA的方法去除眼电。将EEG数据以1 s为单位进行分段，分段后通过快速傅立叶变换（fast Fourier transform，FFT）将其从时域信息转为频域信息，并进行叠加平均。根据前人文献选择额区Fz点为感兴趣区[4，7，15]，计算alpha波（8～13 Hz）能量值。

1.2.3.2 统计分析

采用SPSS 22对数据进行统计分析。对VAS得分进行组别3（对照组、中等强度运动组和高强度运动组）×测试时间2（前测和后测）的重复测量方差分析，然后进行事后分析并采用Bonferroni 方法进行矫正。对alpha波能量值进行组别3（对照组、中等强度运动组和高强度运动组）×测试时间2（前测和后测）×实验条件2（毒品和中性）的重复测量方差分析，然后进行事后分析，并采用Bonferroni 方法进行矫正，并进一步对观看毒品线索时的VAS 和alpha 波能量值进行皮尔逊相关分析。

2 结果

2.1 主观渴求度

对VAS 得分进行组别3（对照组、中等强度运动组和高强度运动组）×测试时间2（前测和后测）的重复测量方差分析发现，前后测的主效应显著，F（1，78）=15.560，P＜0.001，η2=0.166。进一步事后分析发现，对照组VAS 得分前后测无显著差异；高强度运动组后测VAS 得分显著低于前测，P=0.002；中等强度运动组后测VAS 得分显著低于前测，P=0.004（图2）。在前测和后测时，对照组、中等强度运动组和高强度运动组3组间的VAS得分均无显著差异。

图2 主观渴求度得分

2.2 脑电alpha波能量值

对Fz点脑电alpha波能量值进行组别3（对照组、中等强度运动组和高强度运动组）×测试时间2（前测和后测）×实验条件2（毒品和中性）的重复测量方差分析发现，测试时间主效应显著，F（1，78）=8.949，P=0.004，η2=0.103。实验条件主效应显著，F（1，78）=18.976，P＜0.001，η2=0.196。进一步事后分析发现，在前测时，对照组（P=0.027）、中等强度运动组（P=0.028）和高强度运动组（P=0.037）观看毒品线索时alpha 波能量值均显著低于观察中性线索时alpha波能量值。在后测时，对照组观看毒品线索时alpha 波能量值依旧显著低于观察中性线索（P=0.049），但中等强度运动组和高强度运动组观看毒品线索和中性线索时alpha 波能量值无显著差异（图3）。

图3 Fz点alpha波能量值

2.3 主观渴求度与脑电alpha波能量值相关性

分别对全部被试前测时VAS得分与观看毒品线索时Fz点alpha波能量值，后测时VAS得分与观看毒品线索时Fz点alpha波能量值进行皮尔逊相关，结果发现前测时VAS 得分与Fz 点alpha 波能量值呈显著负相关，P＜0.001，r（81）=－0.868。同时，后测时VAS 得分也与Fz 点alpha 波能量值呈显著负相关，P＜0.001，r（81）=－0.811（图4）。

图4 VAS与Fz点alpha波能量值相关性散点图

3 讨论

3.1 长期有氧运动降低甲基苯丙胺成瘾者对毒品的渴求

渴求是影响毒品复吸的重要因素。药物渴求是一种强大的动机和欲望，驱使成瘾者不断地寻求毒品，生活中的毒品相关线索均能诱发成瘾者的渴求。本研究通过毒品线索暴露后的VAS得分评判成瘾者的主观渴求。线索暴露任务是目前研究毒品渴求使用最成熟的范式，根据调节理论[16]，在毒品成瘾过程中，毒品产生的刺激与用药环境已经形成联结，当毒品相关线索出现时，通过这种联结诱发成瘾者强烈的渴求[17]。且有研究论证VAS可有效评估其主观渴求[18-19]。

本研究结果表明，长期有氧运动降低甲基苯丙胺成瘾者的主观渴求，与已有研究结果一致。已有研究发现，单次有氧运动后药物成瘾者主观渴求明显降低[20]，长期有氧运动也可以通过加强多巴胺的结合能力来降低成瘾者使用甲基苯丙胺的渴望[5]。运动与毒品渴望拥有相似的神经通路，二者具有此消彼长的关系[21-22]。长期有氧运动后，大脑活性物质与毒品环境的联结被扰乱，药物成瘾者的主观渴求降低。

3.2 长期有氧运动提升毒品线索暴露条件下的alpha波能量值

有氧运动通过何种电生理机制改善成瘾者的渴求问题一直有待探索。本研究通过线索暴露任务成功诱发成瘾者对毒品的渴求，同时记录大脑额区alpha波能量和VAS得分，发现二者呈显著负相关，即在毒品渴求状态下，alpha 波能量变化与渴求的变化相关，大脑额区alpha波能量值越高，VAS评分越低。

额区alpha波活动与大脑认知功能密切相关，且alpha波能量与大脑自我调控功能具有同步变化[10-11]。自我调控功能是指调节不适当行为或与任务无关的信息的适应能力[23]。已有研究表明，有氧运动可以改善自我控制功能，且以甲基苯胺成瘾者为目标人群的研究也发现，身体活动量较高的成瘾者大脑抑制控制功能更强[24]。有氧运动后alpha波能量增加可理解为运动后的一种放松状态，焦虑状态减少，自我控制能力提升。且高的alpha波能量可以有效抑制对环境的关注，同时分散对不适当感知信息的关注[25-26]。经长期有氧运动后，成瘾者面对药物相关线索时会试图调节渴望，控制渴求毒品的冲动，对药物相关环境线索进行认知重评。

3.3 中、高强度长期有氧运动对调控甲基苯丙胺成瘾者毒品渴求的影响分析

在本研究中，中等强度和高强度长期有氧运动对毒品线索暴露条件下的主观渴求度及alpha 波能量值的影响无显著差异。目前已有大量学者投入到运动戒毒的研究当中，研究已不仅仅局限于运动带来的效益，开始试图探索不同运动方式及强度带来的效果差异。本研究选用的功率自行车是有氧运动的典型代表，且方便取材，容易控制运动强度。以往单次有氧运动干预研究发现，有氧运动对成瘾者自我控制功能的改善符合“倒U”模型，即中等强度和高强度有氧运动对自我控制功能均有改善，但中等强度效果更加显著[4]。而长期有氧运动可以反映出个体持久性的结构性改变，一些脑功能在运动几周之后才会发生变化，且可维持一段时间。对改善甲基苯丙胺成瘾者毒品渴求而言，经长期有氧运动后，单次有氧运动中的强度差异消失。

4 结论

4.1 中等强度和高强度长期有氧运动均能有效降低甲基苯丙胺成瘾者对毒品的主观渴求。

4.2 中等强度和高强度长期有氧运动均可以通过对毒品线索暴露条件下alpha波的增强，提升成瘾者在渴求状态下的自我调控功能。