健身氣功對中老年女性大腦自動化加工能力的影響

劉 楠

(山西體育職業(yè)學(xué)院 社會體育系，山西 太原030006)

健身氣功是以自身形體活動、呼吸吐納、心理調(diào)節(jié)相結(jié)合為主要運動形式的民族傳統(tǒng)體育項目，是中華悠久文化的重要組成部分。大量研究表明健身氣功可以強(qiáng)身健體，對生理機(jī)能、生化指標(biāo)、免疫指標(biāo)有明顯的改善作用。［1］此外，健身氣功對人的心理和認(rèn)知功能也具有調(diào)節(jié)作用。

事件相關(guān)腦電位(Event-related potentials，簡稱ERP)技術(shù)是了解認(rèn)知心理功能的常用手段。ERP是通過計算疊加的平均誘發(fā)電位(Average evoked potentials，簡稱AEP)，當(dāng)外加一種特定的刺激，作用于感覺系統(tǒng)或腦的某一部位，在給與刺激或撤銷刺激時，在腦區(qū)內(nèi)引起的電位變化即ERP。一次刺激誘發(fā)的ERP 的波幅約2 μV ～10 μV，遠(yuǎn)小于自發(fā)電位(Electroencephaogram，簡寫為EEG，腦電波)，另外ERP 以毫秒作為時間單位，因此該技術(shù)具有很高的敏感性和時間分辨率。［2］

失匹配負(fù)波(Mismatch negativity，簡稱MMN)于1978年被Naatanen 等首先報道［3］，是反映腦自動加工的客觀指標(biāo)。自動加工指幾乎不需要占用認(rèn)知資源就能進(jìn)行的認(rèn)知加工，其特征是:個體沒有進(jìn)行該加工的意圖，個體沒有意識到正在進(jìn)行該加工，該加工不干擾其他心理活動。［4］自動加工是腦的高級功能，對人類具有非常重要的意義。本研究通過分析健身氣功練習(xí)者和非練習(xí)者M(jìn)MN 指標(biāo)的變化，探討健身氣功對自動化加工的影響，為健身氣功的調(diào)心機(jī)制提供理論依據(jù)。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

本研究的實驗對象分為氣功組和對照組兩類:氣功組中，中老年女性有19人，平均年齡為55.5歲(49歲～65歲)，平均受教育年限為11.9年。他們每周練習(xí)健身氣功3次以上，每次練習(xí)時間為1 h 以上，平均練習(xí)年限為3.2年。對照組中，中老年女性有20人，平均年齡為53. 7歲(48歲～64歲)，平均受教育年限為11.1年，從未參加過健身氣功練習(xí)。

氣功組對象隨機(jī)抽取自廣州市海珠區(qū)健身氣功隊，對照組對象在海珠區(qū)及天河區(qū)住宅小區(qū)進(jìn)行招募，隨機(jī)抽取條件符合者。兩組人員在年齡、受教育年限方面沒有顯著性差異，且均為右利手，視力、聽力正常，身體健康，無高血壓、糖尿病、腦外傷、精神病史等，不服用相關(guān)藥物和鎮(zhèn)靜類藥物，實驗前24 h 內(nèi)無飲酒。對照組對象一般不參加體育鍛煉，部分成員參加慢跑、跳舞、爬山等鍛煉項目。所有參與研究的中老年女性均簽署了《知情同意書》。

1.2 刺激與任務(wù)

MMN 記錄采用被動Oddball 聽覺范式，刺激信號為短純音。聲音呈現(xiàn)時程為100 ms，強(qiáng)度為70 dB，刺激間隔為1 s，刺激總數(shù)為300次。標(biāo)準(zhǔn)刺激(Standard)500 Hz，呈現(xiàn)概率為85%;靶刺激為1 000 Hz，呈現(xiàn)概率為15%;兩種刺激為隨機(jī)出現(xiàn)。刺激呈現(xiàn)時，要求兩組中老年女性認(rèn)真閱讀一篇文章(內(nèi)容為《康熙大帝》節(jié)選，選取不引起被試悲傷、憤怒、喜悅等明顯情緒的內(nèi)容)，忽略聽到的聲音，在任務(wù)結(jié)束后回答兩個關(guān)于故事情節(jié)的問題，并提示被試問題回答對錯與測試成績直接相關(guān)。

1.3 測試步驟及數(shù)據(jù)記錄

實驗前測試組通過問卷形式確認(rèn)兩種中老年女性的基本情況，包括性別、年齡、為右利手、裸視或矯正視力正常、頭部未受過嚴(yán)重?fù)p傷及運動習(xí)慣等;向她們介紹任務(wù)內(nèi)容并簽署《知情同意書》，并在實驗完成后給予其一定報酬。

實驗在隔音房間進(jìn)行。在安靜狀態(tài)下，氣功組與對照組分別完成一次聽覺Oddball 任務(wù)，并在任務(wù)結(jié)束后要求問答兩個關(guān)于閱讀內(nèi)容情節(jié)的問題，所有參與實驗的中老年女性接受的問題均一致。氣功組被試從健身氣功的四套功法中自愿選擇兩套功法，進(jìn)行約30 min 的健身氣功練習(xí)。練習(xí)結(jié)束后再次完成聽覺Oddball 任務(wù)，并回答兩個關(guān)于閱讀內(nèi)容情節(jié)方面的問題。兩次任務(wù)完成后需回答的問題不同，對照組只需要完成一次任務(wù)。

研究采用的腦電收集、分析儀器等是德國Brain Product 公司32 導(dǎo)ERP 系統(tǒng)。采用國際通用腦電10 ～20 系統(tǒng)，在Fz，Cz，Pz，Oz，F(xiàn)3，F(xiàn)4，C3，C4 等8 處安放電極，MMN 參考電極位于鼻尖，前額接地。在左眼外毗和眶上緣置表面電極，記錄眼電。頭皮與電極之間的阻抗＜5 000 Ω，采樣率為500 Hz，記錄連續(xù)EEG，離線疊加處理。

1.4 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計分析

在離線分析中，筆者首先采用回歸法提取出眼電，然后對50 Hz 市電進(jìn)陷波處理，剔除振幅大于100 μV 的EEG 偽跡數(shù)據(jù)。當(dāng)ERP 之時間零點對應(yīng)于目標(biāo)刺激出現(xiàn)的時刻，分析時間600 ms(含基線200 ms)。疊加處理分別得到標(biāo)準(zhǔn)刺激與偏差刺激誘發(fā)的ERP，用偏差刺激ERP 波形減去標(biāo)準(zhǔn)刺激ERP 波形，得到差異波，即MMN。根據(jù)文獻(xiàn)，確定MMN 的潛伏期為100 ms ～250 ms，在該范圍內(nèi)的波峰頂點為該成分潛伏期測量點，并測量MMN 波幅測基線。對組內(nèi)、組間、不同練功年限習(xí)練者靜坐或休息前后、記錄電極之間、偏差刺激和標(biāo)準(zhǔn)刺激引起的振幅和不同組別偏差刺激引起的振幅進(jìn)行配對t 檢驗或獨立樣本t 檢驗，以p ＜0.05 呈現(xiàn)顯著性差異，結(jié)果均以X±SD 表示。

2 實驗結(jié)果與分析

2.1 MMN 振幅

由于MMN 波形主要出現(xiàn)在人的額中央?yún)^(qū)，所以本實驗選擇了Fz，Cz，Pz，Oz，F(xiàn)3，F(xiàn)4，C3，C4等8 個處于中線和額區(qū)的電極。各電極點MMN 振幅見表1。

如表1 所示，在安靜狀態(tài)下，氣功組與對照組引起的MMN 波形有較明顯的區(qū)別。在Fz，Cz，F(xiàn)3，F(xiàn)4，C4 處，氣功組引起的MMN 振幅的極顯著性要高于對照組的(P ＜0.01)，在C3 處為兩組間差異的顯著性水平(P ＜0.05)。

在約30 min 的健身氣功練習(xí)后，氣功組引起的MMN 振幅較安靜時也產(chǎn)生一定的變化。在Cz，C4 處為氣功組練習(xí)后MMN 振幅較安靜時顯著加大(P ＜0.05)，而這一變化在Fz，F(xiàn)3，F(xiàn)4，C3 等4 個電極點處表現(xiàn)為極顯著性差異(P ＜0.01)。

表1 不同組別各電極點MMN 振幅(X ± SD，μV)

2.2 腦電地形圖

如圖1 所示，對照組在129 ms 時額部出現(xiàn)負(fù)波并逐漸增強(qiáng)，于165 ms 達(dá)到最強(qiáng)，出現(xiàn)負(fù)波的區(qū)域主要集中在左側(cè)額部，該負(fù)波在200 ms 處向枕部偏移并逐漸消失。

圖1 腦地形圖在129 ms ～235 ms 的組間比較

氣功組在安靜狀態(tài)下，由129 ms 開始在中央處產(chǎn)生負(fù)波，且擴(kuò)散到額部、中央?yún)^(qū)和枕部，幾乎覆蓋了整個腦區(qū)。該負(fù)波于165 ms 時達(dá)到最大值，并在200 ms 左右逐漸減弱，負(fù)波強(qiáng)弱變化中所在區(qū)域保持一致，無明顯偏移。

氣功組在健身氣功練習(xí)后的腦電地形圖顯示，經(jīng)過約30 min 的練習(xí)，氣功組于約129 ms 開始由額部產(chǎn)生負(fù)波，且負(fù)波的強(qiáng)度大于氣功組和對照組安靜狀態(tài)在該時段產(chǎn)生的負(fù)波。負(fù)波逐漸加強(qiáng)和擴(kuò)大到額部與中央?yún)^(qū)，于165 ms 處達(dá)到最大值，并于200 ms 處開始逐漸減弱。負(fù)波達(dá)到最大值時所處區(qū)域分布更均勻，且更靠近前額。

3 討 論

健身氣功“三調(diào)”相互依存和相互制約，調(diào)身是基礎(chǔ)，調(diào)息是中介，調(diào)心主導(dǎo)調(diào)身和調(diào)息［5］，可見健身氣功的練習(xí)是以調(diào)心為最終目的。健身氣功對人們心理健康水平的影響屢見報道，大部分研究者選用了心理狀況調(diào)查量表對人們的情緒進(jìn)行研究。心理健康不僅表現(xiàn)為情緒健康，認(rèn)知功能也是心理健康的一個重要方面。本研究利用事件相關(guān)腦電位技術(shù)，著眼于健身氣功對自動化加工的影響，從不同的維度探討健身氣功的心理調(diào)節(jié)作用。

3.1 健身氣功練習(xí)提高自動化加工能力

ERP 研究中，經(jīng)常用MMN 振幅或面積表示自動化加工能力的大小。MMN 振幅越大則表明自動化加工能力越強(qiáng)。各電極點MMN 振幅的組間比較顯示，在前額及中央?yún)^(qū)域，氣功組安靜時比對照組具有更高的MMN 振幅，而氣功組在30 min 健身氣功練習(xí)后，MMN 振幅進(jìn)一步增加。在129 ms ～235 ms 時窗內(nèi)，腦電地形圖也顯示出相同的結(jié)果。氣功組中老年女性在任務(wù)結(jié)束后回答問題更加準(zhǔn)確和詳細(xì)，經(jīng)過30 min 健身氣功練習(xí)后普遍反映具有神清氣爽，精神振奮的感覺。這說明在安靜狀態(tài)下氣功組大腦自動化加工能力的提高確實是由健身氣功練習(xí)引起的。健身氣功練習(xí)對腦自動化加工具有即時性的促進(jìn)作用，可以使中老年女性練習(xí)者更容易集中精神，排除外界干擾，而長期堅持健身氣功練習(xí)可以使得這一促進(jìn)作用進(jìn)行累積，從而使腦自動化加工功能得到顯著性的提高。

冥想是情緒和注意調(diào)節(jié)的綜合練習(xí)，包括幸福感的培養(yǎng)和情緒的平衡。［6］冥想的形式很多，如西方正念、印度瑜伽、佛教打坐等，健身氣功中的“調(diào)心”的本質(zhì)就是一種冥想練習(xí)。國外學(xué)者利用ERP技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn)，冥想練習(xí)可以增強(qiáng)注意力的穩(wěn)定，減少分心物的影響，能夠提高練習(xí)者對刺激的自動編碼。［7］本研究結(jié)果與國外ERP 研究相一致，為健身氣功的“調(diào)心”機(jī)制提供了客觀依據(jù)。

3.2 健身氣功練習(xí)提高大腦自動化加工效率

腦電采集中，要求參與研究的中老年女性專心閱讀文章材料，減少對聽力材料的注意。盡管在測試前強(qiáng)調(diào)測試成績與閱讀后回答問題的正確與詳細(xì)程度直接相關(guān)，對照組的中老年女性仍更容易在閱讀的間隙被聲音材料所吸引，從而減少大腦對聲音材料的自動化加工，將更多注意資源投放到無關(guān)刺激中，降低了自動化加工的效率，顯示為較小的MMN 振幅。

MMN 的分布在前額葉，前額葉皮層和顳、頂、枕皮層之間有豐富的聯(lián)絡(luò)區(qū)，與復(fù)雜知覺、注意、思維等高級腦活動有關(guān)。對照組在165 ms 處引起的負(fù)波振幅較低，且主要分布在左前額，并沒有反映出前額葉皮層活躍。氣功組安靜狀態(tài)下，前額葉及頂葉都表現(xiàn)出較大的負(fù)波，經(jīng)過30 min 健身氣功練習(xí)后，負(fù)波振幅進(jìn)一步增大的同時，負(fù)波出現(xiàn)的區(qū)域向前額集中，這反映了健身氣功可使練習(xí)者在動員不同功能的大腦皮層區(qū)域方面具有更強(qiáng)的針對性和準(zhǔn)確性，只動用較少部位的腦區(qū)即可完成自動化加工。

4 結(jié) 語

健身氣功的練習(xí)在有效減少對無關(guān)刺激投入注意的同時，增加了對無關(guān)刺激的自動化加工，這種非注意狀態(tài)下的信息加工能力使練習(xí)健身氣功的中老年女性在集中注意力做某事的同時仍可捕捉周圍環(huán)境中的刺激物。這種變化不但是自動化加工和注意水平的提高，更是個人修養(yǎng)和精神境界的提升。

綜上所述，健身氣功練習(xí)可對中老年女性練習(xí)者自動化加工能力產(chǎn)生即時性的促進(jìn)作用，長期練習(xí)可提高大腦自動化加工能力，抵抗環(huán)境的干擾。此外，健身氣功的心理調(diào)節(jié)作用廣泛，在腦神經(jīng)方面的機(jī)制仍有巨大的探討空間。

［1］石愛橋，李安民，王廣蘭，等. 參加健身氣功·易筋經(jīng)鍛煉對中老年人心理、生理影響的研究［J］. 成都體育學(xué)院學(xué)報，2005(3):95-97.

［2］魏景漢，羅躍嘉. 認(rèn)知事件相關(guān)腦電位教程［M］. 北京:經(jīng)濟(jì)日報出版社. 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. 認(rèn)知心理學(xué)——理論、試驗和應(yīng)用［M］. 上海:上海教育出版社，2006.

［5］國際體育總局健身氣功管理中心. 健身氣功社會體育指導(dǎo)員培訓(xùn)教材［M］. 北京:人民體育出版社，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.