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研究目的:认知功能下降与痴呆发病是老年人群所面临的重要健康问题之一。更加不容乐观的是,当今科学尚未完全攻克该疾病,伴随老龄化出现的大量痴呆患者,将对中国公共健康带来巨大挑战。鉴于药物治疗对痴呆老年人的治疗效果并不理想,运动锻炼对认知健康的影响引起了研究者的广泛兴趣。随机对照研究发现,认知参与程度较高的递增负荷运动方案(如太极拳、乒乓球、运动-认知训练等)可能更大程度地影响老年人的认知功能。运动锻炼对认知损害或痴呆老年人的认知功能具有健康影响,包括总体认知功能、执行功能、记忆力和注意力等。但多数研究仅通过间接指标推测运动锻炼对认知改善的可能机制,并未针对运动过程中脑激活机制进行深入探讨。惯性哑铃练习可以给予老年人不同转动方向和转动姿势增加练习者的认知刺激,且通过单次转动时间或新动作的方式,增加运动锻炼的难度,因此该运动训练可能对老年人的具有认知改善的潜在功能。本研究的主要目的是观察12周惯性哑铃运动方案对MCI老年人认知功能的健康影响,并使用功能性近红外光谱成像技术(f NIRS)比较不同哑铃练习过程中大脑额叶皮层和顶叶皮层的激活状态,以探讨惯性哑铃改善认知功能的脑激活机制。研究方法:本研究包括惯性哑铃干预研究和惯性哑铃练习的功能性近红外光谱成像测试。12周干预研究中,45名MCI老年人(具有认知功能障碍但尚未达到痴呆)随机分为两组:干预组22名(DTG,69.00±3.83岁),对照组23名(CG,70.43±5.53岁)。DTG受试者进行12周惯性哑铃练习(每周3次,每次60min),练习过程中在不同解剖姿势状态下(水平面、冠状面、矢状面),分别进行双手、左手和右手转动惯性哑铃,且每次转动分为顺时针和逆时针两个方向。对照组受试者不进行运动干预,保持其原有生活方式。运动干预前-后,测试所有受试者总体认知功能、执行能力、记忆力和注意力等认知功能,包括阿尔茨海默病评估量表认知部分(ADAS-Cog)、简明精神量表(MMSE)、蒙特利尔认知评估量表(MoCA)、连线测试-A/B部分(TMT-A/B)、数字广度测试-顺背/倒背(DST-F/B)。f NIRS测试研究中,11名普通在校学生参与本项实验。所有受试者分别完成惯性哑铃和传统哑铃两种运动。每种哑铃运动维持10秒,共完成10组,组间间隔60秒。惯性哑铃和传统哑铃两种运动中间需要间隔5分钟。运动过程中使用NIRScout近红外脑功能成像仪器对大脑皮层(眶额叶皮层、初级感觉皮层、初级运动皮层、前运动和辅助运动皮层)的激活程度进行实时的数据采集,采样频率3.91Hz。使用重复测量方差分析分别评估惯性哑铃练习前后两组受试者组间认知功能改变的差异性,以及两种哑铃练习过程中大脑皮层激活情况的差异性。研究结果:12周惯性哑铃干预后,DTG受试者表现为较高水平的总体认知功能、执行能力、注意力和瞬时记忆力表现,即:ADAS-Cog总分(改变平均值M=-2.39,95%CI[-3.59,-1.18];t=-4.12,P<0.01)、MMSE(M=0.91,95%CI [-0.04,1.86];t=2.00,P=0.06)、Mo CA(M=2.77,95%CI [1.27,4.27];t=3.85,P<0.01)、TMT-A(M=-27.80,95%CI [-48.47,-7.13];t=-2.80,P=0.01)、TMT-B(M=-29.74,95%CI [-49.73,-9.74];t=-3.09,P=0.01)和DST-B(M=0.41,95%CI [0.06,0.76];t=2.41,P=0.03)测试表现显著改善。与CG相比,12周惯性哑铃干预后,DTG受试者ADAS-Cog(5.02;F=6.95,P=0.012)和MMSE(1.23;F=4.84,P=0.03)测试结果显著改善,且其改变程度具有显著组间差异,表现为DTG受试者表现优于CG。f NIRS测试发现,惯性哑铃练习氧和血红蛋白(Hb O)浓度分别在ROI-1(大脑左侧眶额叶皮层、前运动和辅助运动皮层以及右侧眶额叶皮层)和ROI-2(大脑左侧初级运动皮层和初级感觉皮层)中显著大于传统哑铃练习和静息状态(P<0.05),但是无论是ROI-1还是ROI-2,传统哑铃组Hb O浓度大于静息状态,但并不具有显著性差异(P>0.05);此外,惯性哑铃和传统哑铃两种练习方式大脑左侧额顶叶皮层Hb O浓度均显著地大于右侧额顶叶皮层(P<0.05)。研究结论:12周惯性哑铃练习对MCI老年人的总体认知功能和特殊认知功能均具有改善作用,且这种认知功能改善可能通过更大程度动员大脑前额叶和顶叶皮层激活而实现的。因此,惯性哑铃练习可作为一种改善认知功能和延缓痴呆发病的新型运动方式。