運(yùn)用δ和θ頻帶腦電功率分析八段錦“調(diào)心”效應(yīng)的性別差異?

郭 郁，魏澤仁，胡慶川，張 琳，張佳蕾，呂嘉軒，張潔心，閆 健，陳 悅，魏玉龍△

(1. 河北新奧集團(tuán)新繹生物科技有限公司,河北 廊坊 065001； 2. 北京中醫(yī)藥大學(xué)針灸推拿學(xué)院,北京 100029)

近年來(lái)，大學(xué)生承受各種壓力越來(lái)越大，其中存在心理問(wèn)題的人數(shù)日益增多，由此引發(fā)的諸如休學(xué)、惡性傷害等行為偏差案例也在不斷攀升。大學(xué)生目前仍處于青春發(fā)育期，身心狀態(tài)不穩(wěn)定，心理健康卻是必不可少的重要因素[1]。此外由于性別的差異、心理狀況存在明顯區(qū)別[2-4]，易被人們忽視。因此，加強(qiáng)對(duì)不同性別大學(xué)生心理狀況的關(guān)注，針對(duì)性別差異進(jìn)行早期和長(zhǎng)期干預(yù)，對(duì)緩解大學(xué)生的不良心理狀態(tài)，提高大學(xué)生心理健康具有重要意義。

八段錦作為我國(guó)一項(xiàng)獨(dú)具特色的傳統(tǒng)養(yǎng)生方法，強(qiáng)調(diào)主觀能動(dòng)性，能夠通過(guò)自身形體活動(dòng)、呼吸吐納與心理調(diào)節(jié)相結(jié)合的形式對(duì)人體進(jìn)行整體調(diào)節(jié)，幫助引導(dǎo)大腦進(jìn)入寧?kù)o狀態(tài)，以達(dá)到協(xié)同促進(jìn)身心健康的效果[5-6]。

本課題組認(rèn)為“調(diào)心”內(nèi)涵即調(diào)養(yǎng)“心神?！薄端貑?wèn)·靈蘭秘典論》說(shuō): “心者，君主之官也，神明出焉?！敝嗅t(yī)強(qiáng)調(diào)“心神”的重要性[7-8]。從“心與神明”角度看來(lái)，中醫(yī)的“心”符合現(xiàn)代生理學(xué)中大腦為人體生命的高級(jí)中樞，是人體調(diào)控中心的觀點(diǎn)，這是因?yàn)槟X是神志活動(dòng)的物質(zhì)器官，總管人的各種精神和思維活動(dòng)，人的情志活動(dòng)與精神、意識(shí)、思維直接相關(guān)[9-10]。因此，調(diào)心的操作實(shí)際就是對(duì)“心神”進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)和控制,即對(duì)大腦生理功能的有效調(diào)控。目前關(guān)于八段錦“調(diào)心”效應(yīng)的大腦生理機(jī)制研究相對(duì)較少。腦電圖作為測(cè)量大腦生理機(jī)能狀態(tài)的惟一直接高敏感性指標(biāo),是了解和認(rèn)識(shí)不同狀態(tài)下人體心理特性的重要手段[11]。但涉及腦電相關(guān)研究中，多從α和β頻帶進(jìn)行探索，對(duì)δ和θ頻帶的關(guān)注甚少。八段錦“調(diào)心”效應(yīng)在δ和θ頻帶是否會(huì)存在規(guī)律性變化？此外，性別差異是否會(huì)造成八段錦“調(diào)心”效應(yīng)的大腦生理機(jī)制產(chǎn)生影響？基于此，本研究通過(guò)運(yùn)用δ和θ頻帶腦電功率的分析，探究八段錦“調(diào)心”效應(yīng)在大學(xué)生性別上的特征。

1 資料

1.1 納入標(biāo)準(zhǔn)

健康在讀大學(xué)生；右利手；自愿報(bào)名參加本研究并簽署書(shū)面知情同意書(shū)；承諾按時(shí)參加八段錦培訓(xùn)并配合腦電生理檢測(cè)。

1.2 排除標(biāo)準(zhǔn)

有長(zhǎng)期規(guī)律練習(xí)八段錦或其他氣功功法者；有惡性腫瘤或其他嚴(yán)重心血管、肝、腎、胃腸道、血液系統(tǒng)疾病、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)疾病以及其他運(yùn)動(dòng)禁忌癥而不適宜進(jìn)行氣功訓(xùn)練者；孕婦、哺乳期及近半年有生育要求者；體內(nèi)有金屬或心臟起搏器等植入影響測(cè)評(píng)者；本研究開(kāi)始前8周內(nèi)曾參加或正在參加影響本研究結(jié)果評(píng)價(jià)的其他臨床研究者。凡符合上述任意一條者即予以排除。

1.3 脫落標(biāo)準(zhǔn)

無(wú)論何種原因、何時(shí)退出，只要未完成正式研究的全過(guò)程者均視為脫落。根據(jù)《赫爾辛基宣言》，進(jìn)入正式研究的受試者均有權(quán)隨時(shí)退出試驗(yàn)，退出者按脫落處理。

2 方法

2.1 分組與干預(yù)

試驗(yàn)前，按照性別分為男性組和女性組，采用中國(guó)體育總局健身氣功中心編創(chuàng)的健身氣功·八段錦為干預(yù)方法[12]。干預(yù)過(guò)程包括集中培訓(xùn)、輔導(dǎo)訓(xùn)練和獨(dú)立訓(xùn)練3個(gè)階段。集中培訓(xùn)是受試者學(xué)習(xí)和掌握八段錦功法的過(guò)程，輔導(dǎo)訓(xùn)練是在初步掌握八段錦功法的基礎(chǔ)上，糾正和指導(dǎo)受試者進(jìn)行八段錦訓(xùn)練的過(guò)程；獨(dú)立訓(xùn)練則主要是使受試者根據(jù)自己的時(shí)間，在定期監(jiān)督下單獨(dú)訓(xùn)練過(guò)程。

干預(yù)頻次：集中培訓(xùn)2周，每周3次，每次60 min；輔導(dǎo)訓(xùn)練4周，每日1次，每次15 min；獨(dú)立訓(xùn)練4周，每日1次，每次15 min。

2.2 設(shè)備與測(cè)試

運(yùn)用Ceegraph Vision 腦電記錄系統(tǒng)(美國(guó)Biologic)進(jìn)行腦電生理監(jiān)測(cè)。按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)10～20系統(tǒng)佩戴電極帽，18導(dǎo)聯(lián)電極帽記錄腦電信號(hào)，要求受試者保持安靜、閉目，盡量做到不轉(zhuǎn)動(dòng)眼球，保持頭腦清醒。參考電極置于雙側(cè)乳突(A1,A2)，確定PZ(頂中線)導(dǎo)聯(lián)點(diǎn)和FZ(額中線)導(dǎo)聯(lián)點(diǎn)，固定完畢后將腦電帽前側(cè)導(dǎo)聯(lián)點(diǎn)FP1、FP2(左右前額區(qū))固定于眉毛中點(diǎn)上方25 mm處，后區(qū)導(dǎo)聯(lián)點(diǎn)O1、O2(左右枕區(qū))固定于枕外粗隆外側(cè)上方25 mm處，其余導(dǎo)聯(lián)點(diǎn)F3和F4(左右額后區(qū))、F7和F8(左右前顳區(qū))、C3和C4(左右頂區(qū))、P3和P4(左右中央?yún)^(qū))、T3和T4(左右中顳區(qū))、T5和T6(左右后顳區(qū))分別對(duì)應(yīng)各個(gè)腦區(qū)域，調(diào)整腦電帽黏扣，受試者感覺(jué)舒適后，注入腦電膏到頭皮和電極之間進(jìn)行頭皮降阻抗。每個(gè)電極點(diǎn)阻抗須降至5Ω以下，降阻抗時(shí)間不超過(guò)30 min。之后開(kāi)始測(cè)試，測(cè)試時(shí)間為1 min,檢測(cè)人員只負(fù)責(zé)記錄數(shù)據(jù)，不進(jìn)行任何誘導(dǎo)。

2.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

3 結(jié)果

招募符合標(biāo)準(zhǔn)的在校大學(xué)生共25名，年齡(20.28±1.34)歲，其中男性12人，女性13人。

3.1 總體比較

表1顯示，訓(xùn)練后男性組δ頻帶平均功率顯著低于訓(xùn)練前(P<0.01)，女性組δ頻帶平均功率顯著高于訓(xùn)練前(P<0.05)；訓(xùn)練后男性組和女性組在θ頻帶平均功率雖然與訓(xùn)練前比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，但男性組θ頻帶平均功率有降低趨勢(shì)，女性組θ頻帶平均功率有增高趨勢(shì)。

表1 不同性別組訓(xùn)練前后δ、θ頻帶的平均功率比較

注：與訓(xùn)練前比較:*P<0.05,**P<0.01

3.2 空間(導(dǎo)聯(lián))比較

圖1、2顯示，訓(xùn)練前，男性組δ頻帶在額區(qū)、頂區(qū)、左中央?yún)^(qū)呈高功率現(xiàn)象；女性組δ頻帶在大部分腦區(qū)呈現(xiàn)低功率現(xiàn)象，僅在額區(qū)功率偏高。訓(xùn)練后，與訓(xùn)練前比較，男性組的δ頻帶平均功率由額區(qū)向枕區(qū)有序性降低，女性組的δ頻帶平均功率由額區(qū)向枕區(qū)有序性升高，并在額區(qū)、頂區(qū)、中央?yún)^(qū)升高趨勢(shì)尤為明顯。

圖1 男性組八段錦訓(xùn)練前后δ頻帶地形圖比較

圖2 女性組八段錦訓(xùn)練前后δ頻帶地形圖比較

圖3、4顯示，訓(xùn)練前，男性組和女性組的θ頻帶在額區(qū)、頂區(qū)、中央?yún)^(qū)皆呈高功率現(xiàn)象；訓(xùn)練后2組的θ頻帶功率在中央?yún)^(qū)存在增高特征，但男性組在其余腦區(qū)呈小幅度降低趨勢(shì)，女性組在其余腦區(qū)呈小幅度升高趨勢(shì)。

圖3 男性組八段錦訓(xùn)練前后θ頻帶地形圖比較

圖4 女性組八段錦訓(xùn)練前后θ頻帶地形圖比較

組別例數(shù)導(dǎo)聯(lián)δθ訓(xùn)練前訓(xùn)練后訓(xùn)練前 訓(xùn)練后 P值r值P值r值P值r值P值r值男性組11FP1-FP20.0010.9790.001 0.8960.0030.8010.0010.983F3-F40.0010.9550.001 0.8580.0010.8330.0010.964C3-C40.0010.8670.005 0.7750.0210.6810.0010.933P3-P40.0010.8980.702 0.1310.0080.7510.5120.222O1-O20.0010.9950.001 0.9300.0010.9620.0010.879F7-F80.0010.9710.016 0.7040.0010.9360.0680.569T3-T40.0010.9870.0560.5910.0010.8540.0010.863T5-T60.0010.9480.005 0.7760.0070.7580.0010.894女性組11FP1-FP20.0070.7610.0010.9950.0010.9360.0010.983F3-F40.0010.9540.0010.9860.0010.9420.0010.975C3-C40.0240.6700.0010.9890.0070.758 0.0010.960P3-P40.0140.7100.0010.9220.0010.850 0.0010.836O1-O20.0010.9350.0010.9950.0010.957 0.0010.916F7-F80.0230.6740.0010.9920.0110.729 0.0010.946T3-T40.0070.7610.0030.9900.1480.446 0.0010.930T5-T60.0230.6760.0010.9820.0120.7240.0010.948

3.3 左右腦區(qū)(導(dǎo)聯(lián))的協(xié)同情況

表2顯示，男性組訓(xùn)練后，δ頻帶平均功率在大腦左右半球的P3-P4、T3-T4導(dǎo)聯(lián)由相關(guān)變?yōu)椴痪哂邢嚓P(guān)性。除此之外，其他大腦左右半球?qū)?yīng)導(dǎo)聯(lián)相關(guān)性明顯降低；θ頻帶平均功率在大腦左右半球的P3-P4、F7-F8導(dǎo)聯(lián)由相關(guān)變?yōu)椴痪哂邢嚓P(guān)性，其他大腦左右半球?qū)?yīng)導(dǎo)聯(lián)相關(guān)性明顯提高，僅有O1-O2導(dǎo)聯(lián)的相關(guān)性明顯降低。女性組訓(xùn)練后，δ頻帶功率在大腦左右半球?qū)?yīng)導(dǎo)聯(lián)相關(guān)性皆明顯升高；θ頻帶功率在大腦左右半球的T3-T4導(dǎo)聯(lián)由不具有相關(guān)性變?yōu)橄嚓P(guān)。此外，大部分大腦左右半球?qū)?yīng)導(dǎo)聯(lián)相關(guān)性明顯升高，僅有O1-O2、P3-P4導(dǎo)聯(lián)的相關(guān)性明顯降低。

4 討論

現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)[13-14]，八段錦訓(xùn)練后大學(xué)生的緊張、憤怒、疲勞、抑郁、焦慮及敵對(duì)情緒得到明顯改善。此外，還有研究[15-16]提示，八段錦鍛煉能有效改善普通大學(xué)生的血液循環(huán)和心肺功能，改善睡眠情況，在促進(jìn)身體機(jī)能發(fā)展的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)心理健康有顯著的促進(jìn)作用。

目前研究在八段錦鍛煉提高大學(xué)生的心理素質(zhì)和改善心理健康水平的結(jié)局療效評(píng)價(jià)方面多從心理測(cè)評(píng)和身體機(jī)能去闡述，在神經(jīng)系統(tǒng)方面的關(guān)注相對(duì)甚少，八段錦對(duì)大腦調(diào)節(jié)機(jī)制目前證據(jù)稍顯不足。腦電信號(hào)(EEG)是反映大腦功能狀態(tài)的一個(gè)客觀指標(biāo)，對(duì)于揭示八段錦的心理調(diào)控過(guò)程及其性別特異性具有重要參考價(jià)值[17]。

目前，在腦電生理研究中多關(guān)注于α波和β波，對(duì)δ和θ波兩者關(guān)注較少[18]。研究認(rèn)為[19-20]，當(dāng)大腦細(xì)胞代謝速度緩慢時(shí)，δ波出現(xiàn)會(huì)增多，此時(shí)人們會(huì)開(kāi)始呼吸深入、心跳減慢、體溫和血壓下降，即可能進(jìn)入一種特殊的“安靜狀態(tài)”，而且δ波出現(xiàn)對(duì)注意力、邏輯語(yǔ)言信息的處理，以及對(duì)于大范圍的皮質(zhì)層信息融合都起著重要作用。θ波出現(xiàn)可能表示大腦處于深摯思維或靈感思維的特殊狀態(tài),這個(gè)時(shí)候人的注意力高度集中，創(chuàng)造力加強(qiáng)，而且由于θ波與腦部邊緣系統(tǒng)關(guān)系緊密，這種狀態(tài)下長(zhǎng)期記憶和深層記憶也得到進(jìn)一步加強(qiáng)。

本研究結(jié)果顯示，八段錦訓(xùn)練后男性組δ頻帶平均功率顯著降低，θ頻帶平均功率也有降低趨勢(shì)；相反，女性組δ頻帶平均功率顯著升高，在θ頻帶平均功率也有升高趨勢(shì)，提示八段錦的“調(diào)心”效應(yīng)在大腦皮層細(xì)胞的放電水平在δ和θ頻帶上存在性別特異性，“調(diào)心”效應(yīng)在男性大學(xué)生上體現(xiàn)是阻止大腦皮層神經(jīng)細(xì)胞進(jìn)入松弛狀態(tài)，具有特殊“興奮效應(yīng)”；而在女性大學(xué)生上，更多的是促使大腦皮層神經(jīng)細(xì)胞進(jìn)入無(wú)壓力、無(wú)意識(shí)的“放空狀態(tài)”，具有特殊“安神效應(yīng)”，對(duì)提高女性大學(xué)生的注意力和語(yǔ)言處理能力有一定幫助，而且還可能起到穩(wěn)定情緒的作用。這種“調(diào)心”效應(yīng)的差異性可能與女性大學(xué)生較之男性大學(xué)生情緒更易波動(dòng)、心理活動(dòng)易受周?chē)h(huán)境所影響有關(guān)。此外，“調(diào)心”效應(yīng)對(duì)加強(qiáng)女性大學(xué)生長(zhǎng)期記憶和深層記憶也有一定的幫助。

八段錦“調(diào)心”效應(yīng)的性別特征還體現(xiàn)在腦電地形圖上。訓(xùn)練后，男性組的δ頻帶平均功率由額區(qū)向枕區(qū)有序性降低，在特定的腦區(qū)如額區(qū)、頂區(qū)、枕區(qū)和顳區(qū)尤為明顯，說(shuō)明八段錦“調(diào)心”效應(yīng)所誘發(fā)的特殊“興奮效應(yīng)”可能是通過(guò)加強(qiáng)這些腦區(qū)細(xì)胞代謝速度來(lái)發(fā)揮作用的。但女性組的δ頻帶功率由額區(qū)向枕區(qū)有序性升高，在特定的腦區(qū)如額區(qū)、頂區(qū)、中央?yún)^(qū)、枕區(qū)尤為明顯，說(shuō)明八段錦“調(diào)心”效應(yīng)所誘發(fā)的特殊“安神效應(yīng)”提示，可能是通過(guò)降低這些腦區(qū)的細(xì)胞代謝速度，從而實(shí)現(xiàn)腦區(qū)信息融合進(jìn)而發(fā)揮作用。在θ頻帶腦電地形圖上，訓(xùn)練后所有大學(xué)生的θ頻帶功率存在中央?yún)^(qū)皆增高的特征，提示八段錦能夠激發(fā)中央?yún)^(qū)的運(yùn)動(dòng)和感覺(jué)功能，誘發(fā)出“調(diào)身”效應(yīng)，從而進(jìn)一步誘發(fā)出“調(diào)心”效應(yīng)。由于θ波出現(xiàn)表示大腦處于深摯思維或靈感思維的特殊狀態(tài)，這種特殊狀態(tài)很難在短時(shí)間內(nèi)誘導(dǎo)出，所以訓(xùn)練后男性組在中央?yún)^(qū)外其余腦區(qū)的θ頻帶功率僅呈小幅度降低趨勢(shì)，女性組在中央?yún)^(qū)外的其余腦區(qū)的θ頻帶功率僅呈小幅度升高趨勢(shì)，但也能夠看出八段錦的“調(diào)心”效應(yīng)在θ頻帶腦電地形圖上還是存在性別差異，但需要后期研究中進(jìn)一步增加八段錦訓(xùn)練的時(shí)間。

此外本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，訓(xùn)練后除男性大學(xué)生的δ頻帶平均功率在左右半球?qū)?yīng)大部分導(dǎo)聯(lián)的相關(guān)性皆降低外，女性大學(xué)生的δ頻帶功率和2組大學(xué)生的θ頻帶功率在左右半球?qū)?yīng)大部分導(dǎo)聯(lián)的相關(guān)性皆升高。提示八段錦“調(diào)心”效應(yīng)在在大腦左右半球?qū)?yīng)大部分導(dǎo)聯(lián)(腦區(qū))的δ和θ頻帶平均功率相關(guān)性也存在性別差異，對(duì)于女性大學(xué)生是加強(qiáng)δ、θ頻帶兩側(cè)大腦左右半球相互聯(lián)系實(shí)現(xiàn)，對(duì)男性大學(xué)生更多是降低δ頻帶兩側(cè)大腦半球聯(lián)系和加強(qiáng)θ頻帶兩側(cè)大腦半球聯(lián)系。

因此本研究提示，不同性別大學(xué)生進(jìn)行八段錦訓(xùn)練均能誘發(fā)“調(diào)心”效應(yīng)，這種“調(diào)心”效應(yīng)無(wú)論是在δ、θ頻帶的總體和導(dǎo)聯(lián)的平均功率上，還是在大腦左右半球?qū)?yīng)大部分導(dǎo)聯(lián)(腦區(qū))的平均功率相關(guān)性上，都存在明顯的性別差異。這可能是八段錦提高不同性別大學(xué)生心理健康水平的大腦生理機(jī)制之一。