健身氣功·八段錦對冥想狀態時中樞神經系統影響的研究綜述

王玲玉

（上海體育學院，上海 200438）

引言

隨著現代社會生活節奏的日益加快，人們對緩解精神壓力、增強身心健康的要求也越來越迫切，在目前的眾多運動項目中，健身氣功備受廣大健身人群的青睞，在工作之余進行各種各樣的健身活動逐漸成為人們生活中必不可少的一部分。

健身氣功是將感覺和運動結合起來，對機體的作用就是對大腦皮層神經系統的調節。而目前有關研究大多集中鍛煉效果的研究中，如對生理、生化和免疫指標的探討，尚未有神經功能影響機制方面的報道。

健身氣功·八段錦是中華民族養生文化的瑰寶，深受人民群眾的喜愛。它的練習強度適中，屬于有氧鍛煉范疇。它和廣播體操、慢跑等西方鍛煉方法最大的不同是動作、呼吸和意念的配合，通過三調合一的鍛煉，改善習煉者的身心狀態。已有研究表明，長期健身氣功鍛煉可以明顯改善中老年人身體機能狀態，延緩衰老。八段錦是國家體育總局編創的傳統養生功法，已經在全國推廣普及。本課題通過經顱磁刺激大腦皮層特定穴位以及分析運動誘發電位變化，研究長期八段錦的鍛煉對中樞神經功能的影響，探討傳統養生功法的神經功能控制機制，為其向全國甚至世界范圍的推廣提供理論依據和實踐意義。

1 健身氣功·八段錦的研究現狀

1.1 健身氣功·八段錦概述

“健身氣功”在氣功領域是一個專有名詞，特指由國家體育總局組織審核、編創的健身氣功功法。健身氣功在氣功和體育運動之間找到了接近和重合之處，成為了二者的結合點[1]。2000年9月，國家體育總局第4號令《健身氣功管理暫行辦法》對“健身氣功”進行了概念界定：“健身氣功是以自身形體活動、呼吸吐納、心理調節相結合為主要運動形式的民族傳統體育項目”[2]。包括易筋經、五禽戲、六字訣、八段錦等功法。

八段錦的“八”字，表示其功法有多種要素組成，相互聯系，相互制約，循環運轉，而并不是僅僅指八段、八個動作或八節等。“錦”，一種華麗的絲織品，表示其功法華貴精美。并且，八段錦的“錦”字還可理解為如絲錦般連綿不斷如絲錦般華貴的各個導引術式的匯集，是完整的一套健身功法[3]。不過時至今日，八段錦起源與哪個年代，并且是由誰創立的，尚無定論。1973年湖南長沙馬王堆三號墓出土，大量的竹簡和帛書震驚了世人，其中的《導引圖》記載了古人的導引功法，其中有多幅圖示與八段錦相像，如“背后氣顛百病消”、“雙手攀足固腎腰”、“調理脾胃需單舉”、“左右開弓似射雕”等[4]。考古學家斷定該墓下葬于公元前168年漢文帝年間，如果從那時算起，那么八段錦的歷史已逾兩千年了。開合提落、旋轉屈伸、抻筋拔骨，并且要求動作美觀大方、符合現代體育運動學規律；呼吸要求自然，以形導氣，意引氣行；動作演練時松緊交替、舒緩圓活，形意相隨，身心合一。

1.2 健身氣功·八段錦生理、生化及心理的研究

通過對近10年來的健身氣功·八段錦實驗研究的分析發現，八段錦對人體生理、生化方面也有一定的影響，如周小青等[5]通過對黑龍江省哈爾濱市44名中老年人的實驗研究，指出習練健身氣功·八段錦后，老年組的血清TC濃度顯著低于鍛煉前；血清LDL濃度非常顯著低于鍛煉前；中年組鍛煉后的血清HDL濃度非常顯著高于鍛煉前。認為健身氣功·八段錦練習可以明顯改善中老年男女的血脂狀況。苗福盛[6]的研究也同樣證實了健身氣功對血脂水平的改善作用，他在《健身氣功八段錦對高脂血癥患者血脂和脂蛋白代謝的影響》一文中，研究對象為50名老年高血脂癥患者，分實驗組和對照組進行實驗，對實驗組實施18個月的健身氣功·八段錦干預，測定實驗前后總膽固醇（TC）、載脂蛋白Al（ApoAl）、載脂蛋白B（ApoB）含量、高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）、甘油三脂（TG）、低密度脂蛋白膽固醇（XDL-C）。得出健身氣功·八段錦鍛煉可以改善脂代謝狀況，降低患者的血脂水平，功法對預防和治疔高血脂十分有益。王新欣[7]在碩士畢業論文《新編八段錦對中老年人某些免疫指標的影響》中，測定了44名中老年進行10周八段錦練習后的免疫指標變化情況，探究八段錦對中老年人機體免疫功能的影響。研究結果顯示10周的八段錦鍛煉，實驗對象安靜時血清IL-2和IgG水平明顯提高，這提示八段錦練習可提高中老年人的免疫功能。為了探討健身氣功·八段錦對男性老年人智能生理年齡的影響，孫革[8]以60名男性老年人為實驗對象進行了實驗研究。結果表明：實驗組男性老年人智能生理年齡下降顯著，并且通過與慢跑對照組橫向對比指出，八段錦組在降低男性老年人智能生理年齡方面明顯優于慢跑組。這提示了長期健身氣功·八段錦練習可以推遲男性老年人智能生理年齡，健身氣功·八段錦是一種比慢跑更加適合老年人健身的手段。曾云貴[9]指出，長期健身氣功·八段錦練習能明顯提高呼吸系統機能、提高神經系統靈活性和中老年人平衡能力。經75天鍛煉后，受試者在練功后即刻心率、平均心率、最大心率較鍛煉前都有不同程度的下降，指出八段錦練習可提高中老年人的心血管機能。

2 冥想——間接測試手段的研究

冥想是現代人可以利用和學習的一種自我心靈對話方式，只要做到放松自己，保持內心的平和，靜觀一切，心中無雜念產生，即已經進入冥想的狀態。冥想法分為呼吸意識冥想法、曼特拉冥想法（語音冥想法）、一點凝視法（燭光冥想法）、藍圖冥想法[10]。當前國際上普遍認同的是根據注意的朝向，將冥想分為沉浸(mindfulness)和專注(concentrative)兩大類。沉浸強調開放和接納,要求冥想時以一種知曉、接受、不作任何判斷的立場來體驗自己在此過程中出現的一切想法和感受。專注則強調注意力的集中,要求冥想過程中盡力將注意力放在感受呼吸、重復詞語、想象圖像等心智或感知活動上,而擯棄任何想法和感覺干擾(Baer[11],2003)。各種冥想方式都是處于這兩極之間的連續體，更靠近前者就屬于沉浸冥想，而更靠近后者就屬于專注冥想（Cahn&Polich[12]，2006）。Ospina[13]等人將其與沉浸（Mindfulness）、誦經（Mantra）、健身氣功、太極和瑜伽一起并稱為冥想的五大類。近年來，與冥想訓練極為類似的中國氣功在世界許多國家開展，與其有關的身心學和神經學亦引起人們的關注。

2.1 認識冥想狀態的相關研究

Calder[14]在他的《冥想手冊》(Meditation Handbook)中把冥想描述為“一門參悟的藝術，能使人對整個宏觀宇宙有自然而然的意識”。一些研究者從認知的角度出發，認為“冥想是通過身心的自我調節，建立一種特殊的注意機制，最終影響個體心理過程的一系列練習”(Cahn&Polich[15]，2006)。冥想包括一系列復雜的情緒和注意調節訓練，有提高個體幸福感和情緒平衡等作用(Lutz，Slagter，Dunne，&Davidson[16]，2008)。另一些研究者從行為角度探討,指出冥想“是包括身體放松，呼吸調節，注意聚焦三個階段的綜合過程”(姜鎮英[17]，2000)。它的核心本質在于“有目的地集中注意力于個體內心的某種體驗”(Shapiro，Carlson，Astin，&Freedman[18]，2006)。也有學者從心理體驗的角度，強調冥想可以“通過自我調控練習，讓個體獲得寧靜、明晰和專注，從整體上產生一種心理幸福感”(Walsh&Shapiro[19]，2006)。由此可見，冥想不僅強調身體方面的放松，也強調認知和心理方面的放松，因而是一種綜合性的身心結合訓練方法。冥想有一些特定的練習技術和階段，需要個體注意等多方面認知功能的參與，在此過程中還會產生微妙的心理體驗變化（任俊[20]等，2010）。

研究人員利用功能性核磁共振成像尋找冥想者與非冥想者的大腦差異，發現冥想似能關閉與遐想、焦慮、精神分裂等精神疾病有關聯的大腦區域。領導這項研究的耶魯大學助理教授Judson A.Brewer說，冥想能應用于不同的健康問題，如戒煙、應對癌癥，甚至是銀屑病，他們用fMRI掃描了有經驗的和初學的冥想者的大腦，發現有經驗的冥想者能減少名叫默認模式網絡的大腦區域的活動，該區域與焦慮、注意力缺陷和多動障礙等精神疾病有關聯，研究人員還發現，當大腦默認模式網絡活躍起來，自我監控和認知控制有關的區域也會同時活躍，但這一現象僅見于有經驗的冥想者而非新手，這可能意味著，冥想能監測和壓制心不在焉狀態的出現，在病理模式中，這些狀態與自閉癥和精神分裂癥等疾病有關聯。

2.2 探討冥想與中樞神經系統關系的相關研究

有關冥想效應的研究主要使用EEG、MRI、fMRI和SPECT等進行探討。針對當前關于冥想的神經科學研究，CahnB.R.&PolichJ[21]發表于《心理學雜志》的評論認為，關于冥想的研究內容包羅萬象，有關EEG的研究說明冥想可以對大腦活動施以影響，這種影響主要集中于Q波和e波的變化，但由于冥想技術和研究方法的不同，作者不能得出有關大腦活動改變的確切結論。而大腦影像研究提示，不同的冥想技術對大腦活動產生的影響亦有所不同，這些變化與冥想的內容密切相關，比如視覺想象冥想激活了大腦的視覺中樞，快樂冥想激活了與情緒相關聯的大腦區域。Devananda[22]則認為處于超覺意識狀態時隨著Q頻率的同步化，會伴隨產生大量的振幅高節律穩定的e波，它們是激發創造和靈感的源泉。Lazar[23]等還發現沉思期間與注意力有關的神經結構(額葉)被激活，與自主神經系統的調控有關的神經結構(前扣帶回的膝前區、杏仁核、中腦、下丘腦)被激活，增加其腦血流灌注，從而使訓練者擺脫惡劣情緒，解除心理壓力；通過激活下丘腦的活動進而調控自主神經系統的功能，使交感神經和副交感神經的活動維持在一個良好的平衡狀態，整個機體各系統、各器官的功能更加協調有序，從而維持身心健康。陳麗霞[24]在研究健身瑜伽對中老年女性慢性腰痛的防治效應中，運用NeronlaticZ000M/C神經肌電議測試各組訓練前后骸棘肌肌電指標，PPX一L型雙能X線骨度儀測量，發現健身瑜伽對老年女性慢性腰痛具有較好的防治作用。Lutz[25]等人（2004)發現與靜息狀態相比，冥想者冥想時gamma波活動顯著增強。Cahn&Polich[26](2006)對1957年以來發表的有關冥想的腦電研究進行歸納，指出目前心理學界在冥想短期（狀態）效應的腦電特征上達成了較為一致的認識，即冥想狀態時，theta和alpha活動增強,總體腦電頻率下降。秦震[27]（1962；2008）使用EEG追蹤研究了氣功冥想者特質性的腦電特點，指出靜息和冥想狀態下，實驗組被試都表現出theta和alpha活動的增強。Way[28]等人(2010)的研究考察了長期禪修冥想練習者的低水平疼痛敏感性是否存在大腦形態測量學上的差異。結果顯示，冥想者疼痛敏感性顯著低于控制組，意味著冥想訓練能夠調節疼痛感覺神經的情緒效應。

雖然采用EEG技術、fMRI技術、MRI等認知神經科學技術驗證冥想訓練對情緒具有調節作用，但是，禪修、內觀、冥想減壓療法和冥想認知療法中涉及的冥想訓練任務復雜、繁瑣，其中的“起效因素”究竟是什么？是冥想訓練中的什么因素導致了左側前額葉活動增強,大腦活動的增強以及大腦結構的改變？上述研究還沒有給出明確回答；此外,在以往的研究中,冥想者的冥想練習或訓練過程存在很大的差異，在實驗中并沒有得到嚴格的控制，這可能會降低研究之間的可比性，進而會影響研究結果的可靠性[29]。冥想練習是身心鍛煉的方法，目前有關健身氣功人群的冥想狀態對中樞神經系統的影響的研究還很匱乏，對這一問題的回答需要使用適當的實驗技術和實驗設計。

3 關于經顱磁刺激技術

3.1 經顱磁刺激（TMS）的簡介

TMS是一種安全的非侵入性的刺激大腦皮層神經元的方法[30]，磁信號可以無衰減地透過顱骨而刺激到大腦神經，實際應用中并不局限于頭腦的刺激，外周神經肌肉同樣可以刺激，因此現在都叫它為“磁刺激”。經顱磁刺激是利用時變磁場作用于大腦皮層產生感應電流改變皮層神經細胞的動作電位，從而影響腦內代謝和神經電活動的生物刺激技術。這種技術是很大程度上針對電刺激的缺陷而發展起來的它具有很多電刺激所不具有的優點，是一項非常具有發展潛力的神經電生理技術[31]。Barker等人(1985)[32]首先報導了TMS的使用，TMS是通過一個8字型的線圈刺激大腦皮層產生興奮，興奮通過皮質脊髓束傳導到外周。使用TMS引起的運動誘發電位可以探討大腦皮層內部功能的改變[33-34]。另外，因為磁脈沖在大腦產生電流并且能夠短暫地興奮或抑制特定的區域，研究者也可使用TMS來探討認知神經科學的許多領域，包括感覺、注意、學習、語言和意識等[35-36]。它主要通過不同的頻率來達到治療目的，高頻（>1Hz）主要是興奮的作用，低頻（≤1Hz）則是抑制的作用。因其無痛、非創傷的物理特性，實現人類一直以來的夢想—虛擬地損毀大腦探索腦功能及高級認知功能。與PET、FMRI、MEG并稱為“二十一世紀四大腦科學技術”。

3.2 經顱磁刺激（TMS)的基本原理

TMS的基本的原理是通過放置在頭皮的感應線圈發送電流，電流產生的磁力線垂直于頭皮，以很小的阻力穿過頭皮、顱骨和腦組織,在大腦皮層內產生平行于線圈的渦流，刺激初級運動皮層（M1），如果刺激的強度足夠大，TMS效應可經皮質脊髓束到達脊髓的運動神經元，激活脊髓運動神經元池，產生運動誘發電位，通過表面肌電圖可記錄由此產生的肌肉活動[37]（見圖1）。

TMS可以應用于評價大腦皮質興奮性和抑制性的各個方面，許多測定可以理解大腦皮層生理變化的各個方面[38]。TMS一個重要的測量就是中樞運動皮層傳導時間，它指從大腦運動皮層接受刺激并傳導到脊髓運動神經元或者腦干的時間。運動皮層傳導時間可以通過TMS刺激大腦皮層到肌肉產生運動誘發電位的潛時(Latency)減去周圍神經傳導時間而得出。因為MEP十分小，所以它的閾值一般設定為1毫伏。MEP的閾值可以反映大腦皮層的興奮性。靜息期（Silent period，SP）是指在TMS刺激產生的自主活動EMG之前的一段時期。SP可以反映大腦皮層抑制的不同方面（見圖2）。

圖1 TMS的實驗原理

圖2 運動誘發電位測量

采用TMS刺激皮質運動區或其傳出通路，在刺激點遠端的傳出途徑及效應器——肌記錄到動作電位，即運動誘發電位(motor evoked potentials,MEPs)[39]。TMS-MEP為神經電生理檢查的一項新技術,顯著改變了神經生理學腦運動皮質研究的狀態。TMS是利用瞬間磁場刺激興奮運動皮層，興奮通過皮質脊髓束傳導到脊髓前角運動神經元，使用EMG可以記錄到上肢和下肢肌肉的運動誘發電位（MEP）。當執行的任務超過了靜息閾值時，運動誘發電位的振幅增加，說明興奮性的增加，較低的振幅顯示興奮性的下降[40-41]。過去數年TMS和H反射的研究促進了我們對運動皮層興奮性、感覺運動相互作用、認知機制的腦內效應的了解。對大腦生理機制的研究可以采用MEP來研究，這樣使得我們在健身氣功的冥想狀態下神經心理方面獲得全面的了解。

3.3 有關TMS技術在體育領域的科學研究

目前經顱磁刺激技術在國內外都得到了廣泛的使用，所涉及的領域主要有神經病學、精神病學、臨床醫學、心理學、中醫學、基礎醫學、體育等，但在體育領域的研究還比較稚嫩，利用TMS技術研究健身氣功人群在冥想狀態下的中樞神經系統的變化的文章還沒有發現。國外應用TMS技術在體育領域做科學研究的水平遠比國內多。

Pearce[42]等人(2000)運用TMS對三組人群：優秀的羽毛球運動員、業余運動員和非運動員的運動誘發電位進行研究。結果發現優秀運動員運動誘發電位振幅增加以及有利手運動皮層興奮性改變；在業余運動員有運動皮層閾值下降，但都在正常范圍內。這個實驗說明復雜運動技能的取得和保持涉及運動皮層或者皮質脊髓束通路功能的重組。Fourkas[43]等人（2008）使用TMS對網球運動員和非運動員在網球的正手擊球、乒乓球的正手擊球和高爾夫擊球過程中想象訓練的運動誘發電位進行了對比研究。結果顯示：網球運動員在做網球的正手擊球的想象訓練時表現出皮質脊髓興奮性增大，但是在做乒乓球的正手擊球和高爾夫擊球的想象訓練時沒有這種變化，對非運動員來說通過同樣的三種運動訓練都沒有變化。劉云洲[44]等運用重復經顱磁刺激（rTMS）來降低運動員的賽前焦慮。其結果顯示：1Hz，80%RMT，1 500次rTMS能較好地降低運動皮層興奮性,其后效應持續的時間大于60 min小于120 min，可作為使用rTMS降低運動員賽前焦慮的刺激參數。舒海英[45]運用TMS技術測試不同運動水平籃球運動員預測投籃罰球過程中運動皮層運動誘發電位的變化，進而研究籃球運動員運動認知加工過程中的神經心理機制。其結果顯示：（1）心理任務可以影響大腦運動皮層興奮性。（2）長期運動訓練可以提高運動準備能力。（3）運動技能水平和運動認知加工能力存在相關性。齊風猛[46]運用TMS技術測試經過6個月的健身氣功?馬王堆導引術練習后的大學生與沒有練習的大學生在神經系統上是否有差異性，進而研究長期馬王堆導引術鍛煉對中樞神經功能影響的機制，探討健身氣功的神經功能控制機制。其研究結果顯示：（1）通過健身氣功·馬王堆導引術的鍛煉，可以使中樞神經系統興奮性下降，而這種下降通過神經—內分泌—免疫網絡使免疫平衡能力得到提高，身體機能得到改善。（2）長期馬王堆導引術鍛煉使修煉者練功時腦皮層保持低度興奮，這種低度興奮是腦皮層功能活動的有序性、整合性和連貫性的表現。

3.4 TMS與神經功能控制機制研究

神經心理學家揭示大腦皮層存在鏡像神經元 (Mirror neurons)。鏡像神經元最早發現于猴的運動準備皮層和頂葉，后來神經生理和腦成像研究也發現人類存在鏡像神經元。按照神經元的定位，它在運動和感覺的聯系上扮演重要角色。猴的運動神經生理機制研究發現，運動準備皮層和頂葉對簡單運動的感覺時或者參與簡單運動時都存在放電現象。Buccino[47]通過功能性磁共振（fMRI）發現鏡像神經元的激活和完成動作的熟練程度相關。經顱磁刺激（TMS）研究發現簡單運動時，鏡像神經元可以影響大腦運動皮層運動控制的最后階段[48]。

我們認為健身氣功的作用，來自于動作和意念的配合。從大腦皮層神經控制機制來說，動作屬于運動神經范疇，而意念屬于感覺神經范疇。也就是說，鏡像神經元可能在動作和意念的配合中起到關鍵作用。

對大腦皮層神經功能的影響，目前研究主要采用經顱磁刺激、功能性磁共振和事件相關電位等方法。功能性磁共振和事件相關電位必須在受試者靜坐或者靜臥狀態時測量；而經顱磁刺激可以在動作和意念結合時，實時地通過運動誘發電位，反映大腦皮層感覺—運動功能變化，并且可以根據動作的要求對大腦皮層運動區不同位置進行磁性刺激，間接地反映鏡像神經元的調節功能。

4 研究及應用前景

目前有關健身氣功的研究更多的集中在生理、生化指標的探討上，它對運動的效果和西方鍛煉方式沒有什么本質區別。健身氣功和廣播體操等西方鍛煉方法最大的不同是加入了意念的概念。健身氣功比較廣播體操，運動強度和運動量更小，但它的效果卻十分好。我們認為健身氣功的作用，來自于動作和意念的配合，即感覺神經和運動神經的結合，它對大腦皮層感覺—運動神經控制機制的影響是我們研究的核心問題。

關于八段錦科研方面的研究，集中在八段錦的源流探驪、發展對策、健身原理等的研究上。從查閱過的文獻可以看出，八段錦的生理、心理、生化方面的實驗性研究主要集中在對免疫系統、心血管系統以及心境等方面的影響，而對于神經系統的影響鮮有報道，實驗對象的選取也絕大部分為中老年人或患病人群。

本課題擬從健身氣功與健康促進的視角入手，以實現“健康老齡化”為目標，通過12周八段錦鍛煉的相關神經指標的測試，探究八段錦鍛煉對大腦皮層神經系統的影響，繼而對體質的變化進行研究。功法的編創與健身效果息息相關，本課題通過實驗法驗證傳統養生功法的科學健身原理，研究八段錦鍛煉對中樞神經功能影響的機制，探討健身氣功的神經功能控制機制，為健身氣功和現代科技的結合提供新思路。

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