抗阻训练在认知障碍预防与康复中的应用

随着年龄的增加，白质、灰质、海马和杏仁核以及包括前额叶、颞叶、顶叶和枕骨皮层在内的其他大脑区域的体积减小，它们的恶化往往伴随着认知能力的下降，包括信息处理速度、推理、注意力和多种记忆形成等。而大量的研究表明，运动作为一种积极的生活方式因素，可以缓解或预防认知能力的下降，抗阻训练对认知存在积极的影响。

抗阻训练是一种涉及特定骨骼肌群对外部阻力的自愿激活的运动，它也是许多健康组织推荐的一种流行运动形式，包括美国运动医学会（American College of Sports Medicine，ACSM）、美国心脏协会以及美国老年医学会等［8］。抗阻训练可以增加老年人的肌肉质量、力量，改善身体肌肉成分，并且可以降低与年龄相关的疾病的危险因素，如肌肉衰减综合征、冠心病、高血压、糖尿病、代谢综合征、骨质疏松症、骨关节炎和老年人残疾等。除此之外，抗阻训练还能够提高老年人群的生活质量和认知能力。因此，抗阻训练被认为是通过血管和神经机制预防及延缓认知衰退的一种工具。

许多分子机制与运动和认知的联系有关，包括胰岛素样生长因子、脑源性神经营养因子，以及其他生长因子。其中，IGF-1被认为是一种特异性地连接抗阻训练和认知能力的因子［9］。IGF-1是人类生长发育最重要的激素之一，且与大脑老化有关。研究发现IGF-1替代物可增强老年大鼠的学习和记忆，其机制包括IGF-1介导的脑内神经发生、血管密度、葡萄糖利用和N-甲基-D-天冬氨酸受体调节的增加。IGF-1被证明可以防止脑组织的丢失，并增加BDNF和VEGF的浓度。BDNF存在于中枢神经系统中，在与认知过程相关的区域发挥作用，如前额叶皮层、纹状体、海马、皮层、膈神经元、小脑和运动神经元。此外，研究表明，IGF-1能增强突触可塑性和神经元存活率，进而改善认知能力［10］。研究发现，随着运动量的增加，循环中和脑摄取IGF-1水平升高。将IGF-1与抗阻运动联系起来的结果已经在人类水平上被发现。一项每周3天、持续25周的实验项目将受试者分别分配到两个抗阻训练项目或一个对照组，强度更高的抗阻训练相对较低强度抗阻训练增加1重复最大力量（repetition maximum，RM），以研究不同的抗阻训练对IGF-1水平的影响。结果表明，与对照组相比，两个抗阻训练项目IGF-1水平均显著升高，且IGF-1在前13周增加了20％，并在13～25周维持水平［11］。此外，根据抗阻训练对BDNF、IGF-1、同型半胱氨酸和二肽激酶等因子起到的生理益处的证据，其很可能在整个生命周期中起到防止认知衰退的作用［12］。同时，其他研究指出，血液黏度或血液对血液流变性的抵抗力，可以解释抗阻运动训练如何提高认知能力，特别是在老年人群中。血液黏度与认知能力呈负相关，血液黏度降低会减少营养物质和氧气向中枢神经系统的运输，而抗阻训练增加了血流量，从而改善认知能力［13］。除了分子和生理机制外，一些研究认为抗阻训练和认知神经电子活动之间存在潜在机制，其发现与对照组相比，抗阻训练或有氧训练均能显著提高事件相关电位（ERP）各成分对刺激分类速度和注意资源分配水平的影响。此外，抗阻训练可能比有氧训练有更好的效果［14］。

另一方面，许多研究认为慢步行速度或低移动性能与认知功能差有关，即与年龄相关的行动能力下降通常与认知功能有关，因为认知功能在老年人保持行动能力方面发挥关键作用。与认知功能正常的人相比，认知功能低下的人表现出活动能力下降，这表明步行速度可能是认知障碍的一个迹象。认知功能和行动能力都与老年人的独立性密切相关，而抗阻训练是增加肌肉质量和力量最可行的运动类型之一，每周1～2次，为期12个月抗阻训练的方案能够显著提高步速，降低跌倒风险，改善日常生活质量。为了防止运动能力下降和肌肉减少，抗阻训练是对老年人最有效的训练方法之一。以往的运动干预研究也发现了抗阻训练干预期后老年人认知功能的改善［15］。

一项为期8周的抗阻训练计划对涉及多个认知任务的表现的影响进行了研究，分析了短期和长期运动方案的效果。老年人随机分为抗阻训练组和对照组，使用自由回忆和识别测试来测量记忆，用数字符号测试来测量认知速度、注意、协调，用信息处理速度来评估认知表现。通过对训练前1周、训练后1周、训练后1年的成绩进行评定对比，结果表明，虽然没有发现组间差异，但在抗阻训练组中，延迟自由回忆和即时记忆以及延迟认知与基线相比有显著改善，而在对照组中则没有发现任何影响。从长期效果来看，抗阻训练组在自由回忆方面比对照组有更大的改善［11］。另一项针对高级认知的执行功能研究了运动训练计划对特定认知类型的影响，通过集合移位、更新和反应抑制，语言数字后向测验和颜色词测验评估认知功能，结果表明，抗阻训练组在反应抑制方面提高了12.8％，但对集合移位等其他认知功能能力的影响较小［16］。总之，在比较抗阻训练与对照组的研究中，许多证据表明抗阻运动训练有利于特定的认知表现，发现了组间差异（运动组与对照组相比）和组内差异（后测与前测相比）。而在其他比较了多种运动方式对认知能力的影响的研究中，结果则并不一致，抗阻训练与有氧训练能够改善的认知能力存在差异，其影响了不同的认知神经电子活动。一项为期两年的运动训练计划中，有氧运动组延迟记忆和语言表达的改善程度更大，而抗阻训练组的即刻记忆改善更显著［17］。总之，不同的运动类型对认知功能产生影响的侧重点也不一致。(https://www.daowen.com)

一项研究分析了运动强度与神经认知功能之间的剂量-反应关系，将老年人随机分为高强度抗阻训练组、低强度抗阻训练组和对照组。高强度抗阻训练组采用75％～85％1RM的阻力训练8～12次，低强度抗阻训练组采用55％～65％1RM的阻力训练12～16次。在12周干预前后测量认知任务表现（心算和计算机化的镜子绘制任务）。两个运动组的肌肉力量和情绪均有增强，而最大摄氧量（maximal oxygen uptake，VO2max）和认知功能没有明显变化，说明不同强度的阻力训练对认知的影响有限［11］。但同时也有一些研究报告了相反的结果，其采用了类似的实验设计，老年参与者被随机分为高强度组（80％1RM）、中等强度组（50％1RM）和对照组进行24周的训练，认知评估包括韦氏成人智力量表Ⅲ（Wechsler adult intelligence scaleⅢ，WAIS Ⅲ）的中枢、执行和短期记忆；韦氏记忆量表修订版（Wechsler memory scale-revision，WMS-R）的短期记忆视觉模式；图卢兹-皮隆的注意力集中测试以及长期情景记忆的Rey-Osterrieth复杂图形测试，结果发现，两个运动组在最长手指向前跨距、Corsi积木叩击测验、Rey-Osterrieth复形测验即刻回忆能力等方面均较对照组有显著性改善，高强度组在图卢兹-皮隆浓度试验中的改善优于对照组。此外，两个运动组的血浆IGF-1水平均高于对照组，表明两种抵抗运动强度都有利于老年人［18］。

个体化是设计一个合适的抗阻运动以达到最大效果的首要考虑。在为患者设计阻力运动训练计划之前，应考虑到肌肉动作、运动选择、训练结构、运动顺序、负荷、体积、两组之间的休息时间、重复速度、训练频率和渐进性超负荷原则，设计的效率也要基于剂量反应。干预强度和时间的差异会带来不同程度的认知功能改善。如25周的干预，初始强度为70％1RM（胸部/腿部）和60％1RM（其他运动），适应后增加到1.8～2.7kg（1 kg=9.8N），将提高IGF-1水平；相反，仅使用60％1RM以及更短的干预时间，可能不足以引起IGF-1水平和认知水平的增加［17］。研究发现与50％1RM相比，80％1RM对各种认知的表现更有利，12个月内每周进行1次或2次抗阻运动对认知功能是有益的。

总之，广泛的研究表明抗阻运动对老年人的认知有积极的影响，对促进认知功能具有潜在的战略意义。在单独或与其他运动方案结合的抗阻运动训练以及在以运动强度和频率为重点的剂量-反应关系检查中，抗阻运动训练对特定认知行为都有着积极的影响。根据剂量-反应研究，在60％～80％1RM负荷下的干预设计，每组大约7个动作，两组之间至少休息2 min，每周2次，时长2～12个月（通常6个月）的抗阻训练计划，可能会对老年人的认知产生积极影响，包括信息处理速度、注意力、记忆形成以及具体的执行功能类型。这些益处由抗阻运动训练诱导的复杂生物机制来完成。在未来在对抗阻运动训练方案的设计、剂量-反应关系、认知类型、时间过程、实验设计质量、机制及急性抗阻运动问题等方面有进一步的确定结论之前，有必要对抗阻运动训练和认知能力的关系进行更多的研究。