系統科學視角下八段錦鍛煉整體涌現性研究

王訓 王竹影

摘 ?要：通過系統科學的視角，從運動和生理學角度及八段錦本身的特點將八段錦練習分為不同子系統，通過研究不同子系統的相互耦合運動，以及以腹內壓為系統主要的狀態參量來定性地描述整個系統在分系統相互作用的過程中出現的整體涌現性。結果表明，八段錦練習過程是使練習者的3個系統（分別為呼吸活動系統、脊柱穩定系統和肢體自主運動系統）耦合達到涌現特征的、可以用狀態量腹內壓來刻畫的人體有序程度增加的自組織過程。

關鍵詞：系統科學 ?八段錦 ?涌現 ?腹內壓

中圖分類號：G849 ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）06（c）-0221-03

Abstract： Based on systems science theory， this paper studies 3 sub-systems of Baduanjin exerciser， including respiratory activity system， spine stability system and voluntary movement system. The study shows the 3 sub-systems of Baduanjin are interrelated and interact on each other， form a new self-organized system with wholeness and emergence， which can be described by transient variable of intra-abdominal pressure.

Key Words： Systems science; Baduanjin; emergence; Intra-abdominal pressure

八段錦源于中國古代的導引術，也是我國民族傳統體育項目健身氣功，突出形體活動、呼吸吐納和心理調節的健身氣功的一般特征。系統科學始于20世紀40年代，著眼于考察系統的整體涌現性，即系統組分之間按照某種方式相互聯系形成系統，產生組分和組分總和所沒有的新性質，這種非加和的新性質只有在系統整體中表現出來，一旦把整體還原為它的組分便不復存在，這種部分及其總和沒有而系統整體具有的性質，叫作整體涌現性[1]。該文運用系統科學的方法研究八段錦運動中人體不同組分和子系統構成整體所可能達到的宏觀涌現特性。

1 ?八段錦鍛煉的子系統

八段錦通過身體肢體的運動，配合呼吸調節，具體包括預備式、收勢和8個動作[2]。而八段錦呼吸一般采用逆腹式呼吸，也就是腹式呼吸配合提肛呼吸[3]。提肛呼吸是在吸氣時有意識地收提肛門及會陰部肌肉，呼氣時則放松肛門及會陰部肌肉[4]。八段錦動作以脊柱為軸帶動四肢運動，上下相隨，松緊結合，其中任何肌群的動緣于其肌肉附著點的穩定，而脊柱為肌肉活動提供了一個支點。瑞典Bergmark的研究[5]表明表層肌肉產生自主運動，而深層肌肉負責在非自主或皮質狀態時的關節穩定性。因此我們可以進一步將八段錦身體運動系統看成軀干的脊柱的穩定系統與四肢頭顱的自主運動系統兩個子系統構成，再加上呼吸活動系統，總共3個子系統構成。

2 ?分系統的耦合和非線性相互作用

系統的非加和性來源于組分之間的相互作用，尤其是非線性的相互作用。我們先看八段錦練習中分系統的耦合。

2.1 呼吸活動系統與脊柱穩定系統的相互作用

有研究表明，膈肌承擔主要的呼吸功能的同時還具有維持姿勢的作用。早在1969年，Skladal等首先通過在立于足尖時膈肌先于腹直肌收縮間接證明膈肌具有姿勢控制作用[6]。Kolar利用MRI成像的研究進一步證實膈肌具有姿勢功能，自主性收縮獨立于呼吸與腹內壓作用;膈肌的呼吸功能和姿勢維持功能可以同時進行[7]。膈肌姿勢功能差可能導致脊柱穩定性降低。而隨著呼吸生理需求的增加，膈肌的姿勢維持功能會降低[8]。由此可見，呼吸活動與脊柱穩定和姿勢維持之間有著復雜的相互作用。同樣，Hodges對盆底肌的姿勢和呼吸功能進行了研究[9]，發現盆底肌通過前饋機制參與姿勢維持，并在安靜呼吸過程中和腹部肌肉協同收縮。

2.2 肢體主動運動系統與脊柱穩定系統之間的相互作用

肢體主動運動時，脊柱穩定系統有兩種工作方式。McGill認為主要是由軀干相互拮抗的肌群協同收縮來維持脊柱穩定性。協調收縮會使得脊柱承載的壓縮性負荷增加，但可以更大程度上增加脊柱的穩定性[10]。Stokes描述了協調活動的兩種機制：一是面對無法預測的干擾時，通過預收縮使其僵直，從而緩沖脊柱所受到的沖擊;二是在受到無法預測或突然的載荷時，通過肌肉的充分快速地收縮，避免脊柱過度運動而發生屈曲[11]。這些研究表明脊柱作為一個整體在肢體主動運動時產生的屈曲應力和對抗壓力下的穩定能力。Hodges進一步探討了脊柱節段間的穩定，包括運動過程中椎間的移動和旋轉。通常淺層肌控制脊柱位置維持穩定具有方向性，而通過前饋和反饋機制，腹橫肌和深層多裂肌對椎間運動的控制與力的方向無關，有著不同的控制機制[12]。這就證實了脊柱在呼吸或者運動過程中，脊柱的穩定既可以是淺層肌肉協同收縮而成，軸向負荷增加的“僵直”穩定;也可以是因為脊柱節段間激活的動態彈性的穩定。如果脊柱的穩定部分獨立于淺層肌肉，那么脊柱穩定和自主運動便以更加復雜的方式相互作用。

2.3 肢體主動運動系統與呼吸活動系統之間的相互作用

Hodges的系列研究發現，上肢運動時，膈肌的激活早于上肢三角肌的激活，在快速上肢反復活動中，膈肌在呼氣末屏住呼吸的情況下同樣被激活[13];Lewit在康復臨床領域對呼吸與肢體運動的關系做了深入的實踐，提出了“呼吸聯帶運動”的假說，他的一項研究揭示了呼吸與視覺的聯帶的作用，也就是眼睛的向上看和向下看時，能夠促進吸氣和呼氣的活動[14]。這就表明，呼吸活動不僅和大幅度的肢體主動運動存在關系，甚至和輕微眼睛的轉動存在相互作用。

現有的研究成果表明，呼吸活動系統、脊柱穩定系統和肢體主動運動系統之間存在復雜的相互作用。在八段錦練習過程中，這3個分系統的演化過程中任何兩個系統之間相互影響和耦合。但并不代表這3個系統整合為一個高度協調，結構穩定，出現涌現的新系統。只有當環境和這3個分系統本身在進一步變化過程中，形成穩定定態，表明這三者已經整合為一個較大的系統，形成穩定的整體結構和行為模式，產生了由穩定定態代表的整體涌現性[1]。

3 ?以腹內壓為狀態參量的新系統的生成和穩定性描述

狀態參量是當系統的結構和深層次特性難以作定量刻畫，而行為和狀態一般易于作量化處理，撇開劃分系統的組分和描述組分之間的關聯方式（系統結構），把對象看成以若干特性量也就是狀態參量為要素構成的系統。當然，系統的結構、屬性、行為、狀態等質的規定性包含在這些狀態參量的關系中[1]。然后我們通過分析狀態參量隨著時間的演化能否達到穩定定態，達到穩定定態就意味著系統建立起一定的有序結構，從而推斷系統已經達到自組織的涌現[1]。

為此，我們進一步描述八段錦鍛煉時3個子系統在演化過程相互作用基礎上的演化，看新系統有沒有達到穩定定態。此時我們尋找能夠刻畫系統的狀態參量。腹內壓是由腹壁軀干肌肉、膈肌和盆底肌肌肉共同收縮產生。我們先看腹內壓與3個分系統的聯系。呼吸活動時膈肌的升降造成腹內壓的變化，而已有不同文獻表明腹內壓能夠增加脊柱的穩定性[15]，腹內壓對于運動控制的作用學界至今還沒有完全有統一的認識，不同肌肉通過腹內壓進行著復雜的相互耦合作用，比如盆底肌肉的次最大收縮與腹橫肌活動的促進作用相關，其他深層軀干肌的協同收縮也產生，比如腹橫肌的收縮可以增加多裂肌的活動[12]。根據系統科學的視角可以更深入地定性地挖掘腹內壓的內涵：單塊肌肉并不產生腹內壓，不同肌肉通過協作轉而創建了腹內壓這只無形之手，從而使得一切活動有條不紊地組織起來，腹內壓由肌肉的協作而產生，反過來，又支配肌肉的活動，從而有可能被用來作為狀態參量刻畫系統的活動。由此，不同的運動形式和呼吸方式可能產生不同時相的腹內壓，而在腹內壓的持續變化中，也可以作為狀態參量來體現不同功能狀態的系統演化。

實際八段錦練習中，吸氣膈肌下降腹內壓增加，同時腹部放松膨出，腹內壓增大趨勢減小，同時提肛盆底肌收縮，進一步加強腹內壓;呼氣時膈肌上升，腹內壓減小，隨之腹壁拉向脊柱，腹內壓減小趨勢放慢，腹橫肌向心收縮，盆底肌放松，腹內壓進一步減小。整個過程腹內壓先是增加，增加放緩，再進一步增加;然后腹內壓減小，減小放緩，再進一步減小。如此重復循環，處于連續的動態變化中，而這個變化又是周期穩定的。隨著呼吸和腹內壓的穩定周期性變化呼吸催成動作，腰背部可見棘突輕度的分離和靠近，肋骨肩胛的開合，骨盆前傾角度的變化，上下肢內旋外旋，動作引導呼吸，肢體動作、軀干穩定和呼吸完全整合到一起，肢體末端的微動、眼睛的轉動均與呼吸相連，也與身體脊柱和其他各處相連。而此時可以用狀態量腹內壓或者說是丹田的“氣感”來描述整個系統，這就將還原論的研究成果通過系統科學的整體論來抽象表述。

4 ?結語

國內現有研究八段錦多從中醫傳統氣血經絡和經筋理論角度，沒能將西方現代的研究成果吸收融合，普及起來仍缺乏一定的說服力。該研究從現代解剖和生理角度，結合西方已有的研究成果，運用復雜性研究系統科學的視角，重點研究八段錦鍛煉的內在的整體涌現性，表明八段錦練習過程是使練習者的呼吸活動系統、脊柱穩定系統和肢體自主運動系統3個子系統相互耦合達到涌現特征的、可以用狀態參量腹內壓來刻畫的人體有序程度增加的自組織過程。

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