八段锦、奇幻状态及经颅磁刺激技术在体育领域的研究进展

八段锦、奇幻状态及经颅磁刺激技术在体育领域的研究进展

健身气功八段锦随着现代社会生活节奏的加快，缓解精神压力和提高身心健康的要求也越来越紧迫。在目前的许多运动中，健身技能得到了许多体育界的喜爱。除了工作，不同的健身活动也是人们生活中不可或缺的一部分。健身气功是将感觉和运动结合起来,对机体的作用就是对大脑皮层神经系统的调节。而目前有关研究大多集中锻炼效果的研究中,如对生理、生化和免疫指标的探讨,尚未有神经功能影响机制方面的报道。健身气功·八段锦是中华民族养生文化的瑰宝,深受人民群众的喜爱。它的练习强度适中,属于有氧锻炼范畴。它和广播体操、慢跑等西方锻炼方法最大的不同是动作、呼吸和意念的配合,通过三调合一的锻炼,改善习炼者的身心状态。已有研究表明,长期健身气功锻炼可以明显改善中老年人身体机能状态,延缓衰老。八段锦是国家体育总局编创的传统养生功法,已经在全国推广普及。本课题通过经颅磁刺激大脑皮层特定穴位以及分析运动诱发电位变化,研究长期八段锦的锻炼对中枢神经功能的影响,探讨传统养生功法的神经功能控制机制,为其向全国甚至世界范围的推广提供理论依据和实践意义。1健身能量研究1.1相结合的民族传统体育项目“健身气功”在气功领域是一个专有名词,特指由国家体育总局组织审核、编创的健身气功功法。健身气功在气功和体育运动之间找到了接近和重合之处,成为了二者的结合点。2000年9月,国家体育总局第4号令《健身气功管理暂行办法》对“健身气功”进行了概念界定:“健身气功是以自身形体活动、呼吸吐纳、心理调节相结合为主要运动形式的民族传统体育项目”。包括易筋经、五禽戏、六字诀、八段锦等功法。八段锦的“八”字,表示其功法有多种要素组成,相互联系,相互制约,循环运转,而并不是仅仅指八段、八个动作或八节等。“锦”,一种华丽的丝织品,表示其功法华贵精美。并且,八段锦的“锦”字还可理解为如丝锦般连绵不断如丝锦般华贵的各个导引术式的汇集,是完整的一套健身功法。不过时至今日,八段锦起源与哪个年代,并且是由谁创立的,尚无定论。1973年湖南长沙马王堆三号墓出土,大量的竹简和帛书震惊了世人,其中的《导引图》记载了古人的导引功法,其中有多幅图示与八段锦相像,如“背后气颠百病消”、“双手攀足固肾腰”、“调理脾胃需单举”、“左右开弓似射雕”等。考古学家断定该墓下葬于公元前168年汉文帝年间,如果从那时算起,那么八段锦的历史已逾两千年了。开合提落、旋转屈伸、抻筋拔骨,并且要求动作美观大方、符合现代体育运动学规律;呼吸要求自然,以形导气,意引气行;动作演练时松紧交替、舒缓圆活,形意相随,身心合一。1.2研究对象及分组通过对近10年来的健身气功·八段锦实验研究的分析发现,八段锦对人体生理、生化方面也有一定的影响,如周小青等通过对黑龙江省哈尔滨市44名中老年人的实验研究,指出习练健身气功·八段锦后,老年组的血清TC浓度显著低于锻炼前;血清LDL浓度非常显著低于锻炼前;中年组锻炼后的血清HDL浓度非常显著高于锻炼前。认为健身气功·八段锦练习可以明显改善中老年男女的血脂状况。苗福盛的研究也同样证实了健身气功对血脂水平的改善作用,他在《健身气功八段锦对高脂血症患者血脂和脂蛋白代谢的影响》一文中,研究对象为50名老年高血脂症患者,分实验组和对照组进行实验,对实验组实施18个月的健身气功·八段锦干预,测定实验前后总胆固醇(TC)、载脂蛋白Al(ApoAl)、载脂蛋白B(ApoB)含量、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、甘油三脂(TG)、低密度脂蛋白胆固醇(XDL-C)。得出健身气功·八段锦锻炼可以改善脂代谢状况,降低患者的血脂水平,功法对预防和治疔高血脂十分有益。王新欣在硕士毕业论文《新编八段锦对中老年人某些免疫指标的影响》中,测定了44名中老年进行10周八段锦练习后的免疫指标变化情况,探究八段锦对中老年人机体免疫功能的影响。研究结果显示10周的八段锦锻炼,实验对象安静时血清IL-2和IgG水平明显提高,这提示八段锦练习可提高中老年人的免疫功能。为了探讨健身气功·八段锦对男性老年人智能生理年龄的影响,孙革以60名男性老年人为实验对象进行了实验研究。结果表明:实验组男性老年人智能生理年龄下降显著,并且通过与慢跑对照组横向对比指出,八段锦组在降低男性老年人智能生理年龄方面明显优于慢跑组。这提示了长期健身气功·八段锦练习可以推迟男性老年人智能生理年龄,健身气功·八段锦是一种比慢跑更加适合老年人健身的手段。曾云贵指出,长期健身气功·八段锦练习能明显提高呼吸系统机能、提高神经系统灵活性和中老年人平衡能力。经75天锻炼后,受试者在练功后即刻心率、平均心率、最大心率较锻炼前都有不同程度的下降,指出八段锦练习可提高中老年人的心血管机能。2沉浸table妇人干,me冥想是现代人可以利用和学习的一种自我心灵对话方式,只要做到放松自己,保持内心的平和,静观一切,心中无杂念产生,即已经进入冥想的状态。冥想法分为呼吸意识冥想法、曼特拉冥想法(语音冥想法)、一点凝视法(烛光冥想法)、蓝图冥想法。当前国际上普遍认同的是根据注意的朝向,将冥想分为沉浸(mindfulness)和专注(concentrative)两大类。沉浸强调开放和接纳,要求冥想时以一种知晓、接受、不作任何判断的立场来体验自己在此过程中出现的一切想法和感受。专注则强调注意力的集中,要求冥想过程中尽力将注意力放在感受呼吸、重复词语、想象图像等心智或感知活动上,而摈弃任何想法和感觉干扰(Baer,2003)。各种冥想方式都是处于这两极之间的连续体,更靠近前者就属于沉浸冥想,而更靠近后者就属于专注冥想(Cahn&Polich,2006)。Ospina等人将其与沉浸(Mindfulness)、诵经(Mantra)、健身气功、太极和瑜伽一起并称为冥想的五大类。近年来,与冥想训练极为类似的中国气功在世界许多国家开展,与其有关的身心学和神经学亦引起人们的关注。2.1认知训练与心理体验Calder在他的《冥想手册》(MeditationHandbook)中把冥想描述为“一门参悟的艺术,能使人对整个宏观宇宙有自然而然的意识”。一些研究者从认知的角度出发,认为“冥想是通过身心的自我调节,建立一种特殊的注意机制,最终影响个体心理过程的一系列练习”(Cahn&Polich,2006)。冥想包括一系列复杂的情绪和注意调节训练,有提高个体幸福感和情绪平衡等作用(Lutz,Slagter,Dunne,&Davidson,2008)。另一些研究者从行为角度探讨,指出冥想“是包括身体放松,呼吸调节,注意聚焦三个阶段的综合过程”(姜镇英,2000)。它的核心本质在于“有目的地集中注意力于个体内心的某种体验”(Shapiro,Carlson,Astin,&Freedman,2006)。也有学者从心理体验的角度,强调冥想可以“通过自我调控练习,让个体获得宁静、明晰和专注,从整体上产生一种心理幸福感”(Walsh&Shapiro,2006)。由此可见,冥想不仅强调身体方面的放松,也强调认知和心理方面的放松,因而是一种综合性的身心结合训练方法。冥想有一些特定的练习技术和阶段,需要个体注意等多方面认知功能的参与,在此过程中还会产生微妙的心理体验变化(任俊等,2010)。研究人员利用功能性核磁共振成像寻找冥想者与非冥想者的大脑差异,发现冥想似能关闭与遐想、焦虑、精神分裂等精神疾病有关联的大脑区域。领导这项研究的耶鲁大学助理教授JudsonA.Brewer说,冥想能应用于不同的健康问题,如戒烟、应对癌症,甚至是银屑病,他们用fMRI扫描了有经验的和初学的冥想者的大脑,发现有经验的冥想者能减少名叫默认模式网络的大脑区域的活动,该区域与焦虑、注意力缺陷和多动障碍等精神疾病有关联,研究人员还发现,当大脑默认模式网络活跃起来,自我监控和认知控制有关的区域也会同时活跃,但这一现象仅见于有经验的冥想者而非新手,这可能意味着,冥想能监测和压制心不在焉状态的出现,在病理模式中,这些状态与自闭症和精神分裂症等疾病有关联。2.2e波对e-自主神经功能的调控和调节有关冥想效应的研究主要使用EEG、MRI、fMRI和SPECT等进行探讨。针对当前关于冥想的神经科学研究,CahnB.R.&PolichJ发表于《心理学杂志》的评论认为,关于冥想的研究内容包罗万象,有关EEG的研究说明冥想可以对大脑活动施以影响,这种影响主要集中于Q波和e波的变化,但由于冥想技术和研究方法的不同,作者不能得出有关大脑活动改变的确切结论。而大脑影像研究提示,不同的冥想技术对大脑活动产生的影响亦有所不同,这些变化与冥想的内容密切相关,比如视觉想象冥想激活了大脑的视觉中枢,快乐冥想激活了与情绪相关联的大脑区域。Devananda则认为处于超觉意识状态时随着Q频率的同步化,会伴随产生大量的振幅高节律稳定的e波,它们是激发创造和灵感的源泉。Lazar等还发现沉思期间与注意力有关的神经结构(额叶)被激活,与自主神经系统的调控有关的神经结构(前扣带回的膝前区、杏仁核、中脑、下丘脑)被激活,增加其脑血流灌注,从而使训练者摆脱恶劣情绪,解除心理压力;通过激活下丘脑的活动进而调控自主神经系统的功能,使交感神经和副交感神经的活动维持在一个良好的平衡状态,整个机体各系统、各器官的功能更加协调有序,从而维持身心健康。陈丽霞在研究健身瑜伽对中老年女性慢性腰痛的防治效应中,运用NeronlaticZ000M/C神经肌电议测试各组训练前后骸棘肌肌电指标,PPX一L型双能X线骨度仪测量,发现健身瑜伽对老年女性慢性腰痛具有较好的防治作用。Lutz等人(2004)发现与静息状态相比,冥想者冥想时gamma波活动显著增强。Cahn&Polich(2006)对1957年以来发表的有关冥想的脑电研究进行归纳,指出目前心理学界在冥想短期(状态)效应的脑电特征上达成了较为一致的认识,即冥想状态时,theta和alpha活动增强,总体脑电频率下降。秦震(1962;2008)使用EEG追踪研究了气功冥想者特质性的脑电特点,指出静息和冥想状态下,实验组被试都表现出theta和alpha活动的增强。Way等人(2010)的研究考察了长期禅修冥想练习者的低水平疼痛敏感性是否存在大脑形态测量学上的差异。结果显示,冥想者疼痛敏感性显著低于控制组,意味着冥想训练能够调节疼痛感觉神经的情绪效应。虽然采用EEG技术、fMRI技术、MRI等认知神经科学技术验证冥想训练对情绪具有调节作用,但是,禅修、内观、冥想减压疗法和冥想认知疗法中涉及的冥想训练任务复杂、繁琐,其中的“起效因素”究竟是什么?是冥想训练中的什么因素导致了左侧前额叶活动增强,大脑活动的增强以及大脑结构的改变?上述研究还没有给出明确回答;此外,在以往的研究中,冥想者的冥想练习或训练过程存在很大的差异,在实验中并没有得到严格的控制,这可能会降低研究之间的可比性,进而会影响研究结果的可靠性。冥想练习是身心锻炼的方法,目前有关健身气功人群的冥想状态对中枢神经系统的影响的研究还很匮乏,对这一问题的回答需要使用适当的实验技术和实验设计。3关于颅骨磁刺激技术3.1tms和tmsTMS是一种安全的非侵入性的刺激大脑皮层神经元的方法,磁信号可以无衰减地透过颅骨而刺激到大脑神经,实际应用中并不局限于头脑的刺激,外周神经肌肉同样可以刺激,因此现在都叫它为“磁刺激”。经颅磁刺激是利用时变磁场作用于大脑皮层产生感应电流改变皮层神经细胞的动作电位,从而影响脑内代谢和神经电活动的生物刺激技术。这种技术是很大程度上针对电刺激的缺陷而发展起来的它具有很多电刺激所不具有的优点,是一项非常具有发展潜力的神经电生理技术。Barker等人(1985)首先报导了TMS的使用,TMS是通过一个8字型的线圈刺激大脑皮层产生兴奋,兴奋通过皮质脊髓束传导到外周。使用TMS引起的运动诱发电位可以探讨大脑皮层内部功能的改变。另外,因为磁脉冲在大脑产生电流并且能够短暂地兴奋或抑制特定的区域,研究者也可使用TMS来探讨认知神经科学的许多领域,包括感觉、注意、学习、语言和意识等。它主要通过不同的频率来达到治疗目的,高频(>1Hz)主要是兴奋的作用,低频(≤1Hz)则是抑制的作用。因其无痛、非创伤的物理特性,实现人类一直以来的梦想—虚拟地损毁大脑探索脑功能及高级认知功能。与PET、FMRI、MEG并称为“二十一世纪四大脑科学技术”。3.2运动皮质的指标—经颅磁刺激(TMS)的基本原理TMS的基本的原理是通过放置在头皮的感应线圈发送电流,电流产生的磁力线垂直于头皮,以很小的阻力穿过头皮、颅骨和脑组织,在大脑皮层内产生平行于线圈的涡流,刺激初级运动皮层(M1),如果刺激的强度足够大,TMS效应可经皮质脊髓束到达脊髓的运动神经元,激活脊髓运动神经元池,产生运动诱发电位,通过表面肌电图可记录由此产生的肌肉活动(见图1)。TMS可以应用于评价大脑皮质兴奋性和抑制性的各个方面,许多测定可以理解大脑皮层生理变化的各个方面。TMS一个重要的测量就是中枢运动皮层传导时间,它指从大脑运动皮层接受刺激并传导到脊髓运动神经元或者脑干的时间。运动皮层传导时间可以通过TMS刺激大脑皮层到肌肉产生运动诱发电位的潜时(Latency)减去周围神经传导时间而得出。因为MEP十分小,所以它的阈值一般设定为1毫伏。MEP的阈值可以反映大脑皮层的兴奋性。静息期(Silentperiod,SP)是指在TMS刺激产生的自主活动EMG之前的一段时期。SP可以反映大脑皮层抑制的不同方面(见图2)。采用TMS刺激皮质运动区或其传出通路,在刺激点远端的传出途径及效应器——肌记录到动作电位,即运动诱发电位(motorevokedpotentials,MEPs)。TMS-MEP为神经电生理检查的一项新技术,显著改变了神经生理学脑运动皮质研究的状态。TMS是利用瞬间磁场刺激兴奋运动皮层,兴奋通过皮质脊髓束传导到脊髓前角运动神经元,使用EMG可以记录到上肢和下肢肌肉的运动诱发电位(MEP)。当执行的任务超过了静息阈值时,运动诱发电位的振幅增加,说明兴奋性的增加,较低的振幅显示兴奋性的下降。过去数年TMS和H反射的研究促进了我们对运动皮层兴奋性、感觉运动相互作用、认知机制的脑内效应的了解。对大脑生理机制的研究可以采用MEP来研究,这样使得我们在健身气功的冥想状态下神经心理方面获得全面的了解。3.3运动皮质和特殊运动能力的研究目前经颅磁刺激技术在国内外都得到了广泛的使用,所涉及的领域主要有神经病学、精神病学、临床医学、心理学、中医学、基础医学、体育等,但在体育领域的研究还比较稚嫩,利用TMS技术研究健身气功人群在冥想状态下的中枢神经系统的变化的文章还没有发现。国外应用TMS技术在体育领域做科学研究的水平远比国内多。Pearce等人(2000)运用TMS对三组人群:优秀的羽毛球运动员、业余运动员和非运动员的运动诱发电位进行研究。结果发现优秀运动员运动诱发电位振幅增加以及有利手运动皮层兴奋性改变;在业余运动员有运动皮层阈值下降,但都在正常范围内。这个实验说明复杂运动技能的取得和保持涉及运动皮层或者皮质脊髓束通路功能的重组。Fourkas等人(2008)使用TMS对网球运动员和非运动员在网球的正手击球、乒乓球的正手击球和高尔夫击球过程中想象训练的运动诱发电位进行了对比研究。结果显示:网球运动员在做网球的正手击球的想象训练时表现出皮质脊髓兴奋性增大,但是在做乒乓球的正手击球和高尔夫击球的想象训练时没有这种变化,对非运动员来说通过同样的三种运动训练都没有变化。刘云洲等运用重复经颅磁刺激(rTMS)来降低运动员的赛前焦虑。其结果显示:1Hz,80%RMT,1500次rTMS能较好地降低运动皮层兴奋性,其后效应持续的时间大于60min小于120min,可作为使用rTMS降低运动员赛前焦虑的刺激参数。舒海英运用TMS技术测试不同运动水平篮球运动员预测投篮罚球过程中运动皮层运动诱发电位的变化,进而研究篮球运动员运动认知加工过程中的神经心理机制。其结果显示:(1)心理任务可以影响大脑运动皮层兴奋性。(2)长期运动训练可以提高运动准备能力。(3)运动技能水平和运动认知加工能力存在相关性。齐风猛运用TMS技术测试经过6个月的健身气功?马王堆导引术练习后的大学生与没有练习的大学生在神经系统上是否有差异性,进而研究长期马王堆导引术锻炼对中枢神经功能影响的机制,探讨健身气功的神经功能控制机制。其研究结果显示:(1)通过健身气功·马王堆导引术的锻炼,可以使中枢神经系统兴奋性下降,而这种下降通过神经—内分泌—免疫网络使免疫平衡能力得到提高,身体机能得到改善。(2)长期马王堆导引术锻炼使修炼者练功时脑皮层保持低度兴奋,这种低度兴奋是脑皮层功能活动的有序性、整合性和连贯性的表现。3.4运动加强和动作神经心理学家揭示大脑皮层存在镜像神经元(Mirrorneurons)。镜像神经元最早发现于猴的运动准备皮层和顶叶,后来神经生理和脑成像研究也发现人类存在镜像神经元。按照神经元的定位,它在运动和感觉的联系上扮演重要角色。猴的运动神经生理机制研究发现,运动准备皮层和顶叶对简单运动的感觉时或者参与简单运动时都存在放电现象。Buccino通过功能性磁共振(fMRI)发现镜像神经元的激活和完成动作的熟练程度相关。经颅磁刺激(TMS)研究发现简单运