基于近红外光谱分析技术评价运动对老年人认知(3)

2.2.2 运动对运动皮质功能活动性的影响 运动皮质位于额叶皮质的后部，主要包括运动皮质/前运动皮质和辅助运动皮质，主要负责计划、自动控制、自主运动过程中的学习和执行。

大强度运动导致的运动皮质血氧含量的下降是诱发运动疲劳的可能性原因。次最大强度的运动中，大脑运动皮质血氧含量显著下降。力竭运动不仅会造成运动皮质血氧含量的下降，同时前额叶皮质血氧含量也呈现出降低的趋势。这也进一步验证了，力竭运动不仅会造成肌肉等的周围系统的疲劳，同样会造成中枢疲劳，大脑皮质血氧动力学工作效率的下降伴随着脑功能的下降，运动神经元对工作肌肉的控制能力的降低，这也是力竭运动过程中认知能力下降的原因。

基于近红外光谱基础上，大脑血液动力学的特点是在被长期调控下不断适应的结果，并随着运动技能学习的变化而变化。大脑运动皮质与动作学习和技能获得相关，研究表明在专业运动员中，对刻意动作的反复练习，这些程序性的技能学习，运动皮质血液动力学的加工过程是在间接演化过程中被最优化的结果。运动皮质的变化与动作学习(手眼协调的动作练习中，以及多关节精细动作这样的任务中)过程中，大脑皮质的血氧动力学变化相一致[8-12]。

2.2.3 运动对颞叶皮质功能活动性的影响 颞叶主要包括颞回、梭状回、主要的听觉皮质和海马回，海马区主要负责记忆、视觉、听觉、语言、情绪的加工过程。

有氧能力和颞叶皮质的激活程度呈正相关。在中老年人中，认知表现随着年龄的增加逐渐下降，有氧运动能力的提高能够改善认知表现，这些改善的认知表现包括计划、抑制功能和工作记忆功能、执行功能，这些认知功能和颞叶激活程度的增强有间接的关系。身体活动可以增强老年人的有氧能力，在老年人中，有氧能力越强，海马区的体积、大脑区域的活动、执行功能、空间记忆能力较高。研究表明，人体的有氧能力改善，能够提高大脑中轴线上皮质区域的功能连接及威斯康汀的卡片分类测试Wisconsin card sorting task 的任务表现。功能磁共振研究表明4个月的有氧运动不仅使老年人海马区的血流量增加，在利用全脑网络连接联结分析发现了海马和前扣带回联接的增强，伴随认知功能提高[13]。因此有氧能力、大脑皮质的激活程度以及认知功能三者之间呈现出积极的正相关，且颞叶皮质区域额激活程度是有氧体适能水平和执行功能之间的重要中介变量[11，14]。

2.3 大脑皮质的激活程度和运动负荷相关 运动负荷不断增加，大脑皮质的区域活动增加。在运动和认知任务的过程中，影像学研究表明大脑皮质血氧水平增加是大脑血流增加的标志，伴随神经代谢激活，在此过程中，氧合血红蛋白的含量与氧气的运输、提取，以及整体血容量、血氧含量相关。在运动负荷不断增加的过程中，大脑通过更高水平的自动调控即更为集中的注意、协作、反应和自动控制等，完成复杂的工作任务。当运动强度增加到一定程度时，大脑为了平衡资源配置，相关的神经活动受到抑制，大脑的激活程度下降[15]。运动通过提高大脑皮质活动性改善认知功能。横断面研究表明运动可以改善特定的认知功能，例如：有氧运动可以改善背外侧前额叶皮质的活动性，而这些区域与空间工作记忆和抑制功能相关。而电生理的研究进一步证实了运动增加前额叶皮质的功能活动且改善特定的认知表现。ERICKSION等[11]的研究表明，对老年人进行中低强度的健步走或者健身操运动可以增大背外侧前额叶灰质的体积、改变前额叶皮质和皮下的功能激活，VOELCKER等[16]的研究对老年人进行1年的有氧训练，发现这些运动组老年人抑制任务中额中回、额下回的激活减少，丘脑和纹状体的激活增加。其次，随机对照研究表明，即使10 min的急性运动也可以改善认知老化人群的认知表现，且这种认知表现和左侧额极激活水平相一致。

运动对大脑血氧带来整体的积极效益，使静息状态下的大脑血氧升高；但运动负荷过大所导致的运动疲劳，也会产生许多负面效益。长时间的运动，所导致的能量供给无法满足实际需要，引发的机体的中枢疲劳及周围疲劳，最终会影响中枢的有效运转[6]。在亚极量的运动过程中会导致身体同侧运动皮质和身体对侧运动皮质血氧水平的下降，大强度运动诱发的运动疲劳导致前额叶运动皮质、次级运动区皮质血氧含量下降，这进一步验证了运动疲劳诱导的血氧水平下降，不仅发生在周围骨骼肌，同样发生在中枢神经系统，诱发皮质血氧动力学的变化。在力竭运动过程中，大脑血氧水平的下降是大脑功能下降的标志，运动神经元发送的支配骨骼肌运动的信号减弱，这也就进一步解释了高强度运动过程中认知能力下降的原因[17-18]。

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