姿势需求调节下肢触觉感知:年轻与老年人群的比较研究

【字体: 时间:2025年06月22日 来源:Scientific Reports 3.8

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  本研究探讨了姿势需求如何影响下肢触觉感知及其与年龄的交互作用。研究人员通过对比年轻(24.04±4.25岁)与老年(64.10±5.09岁)人群在坐姿、稳定站立及不稳定站立(泡沫垫)条件下的触觉敏感性和姿势摇摆(COP),发现老年组坐姿时触觉阈值更高(t36=1.843, p=0.037),而两组在不稳定表面上均表现出触觉敏感性下降(F1,32=13.284, p<0.001)。结果表明,高姿势需求会降低下肢触觉依赖,且年龄未显著调节此效应。这一发现为理解感觉-运动整合机制及老年平衡障碍提供了新视角。

  

姿势、触觉与年龄的博弈:一项揭示平衡控制机制的研究

保持直立姿势是人类日常活动的基础,但这一看似简单的行为背后隐藏着复杂的神经机制。视觉、前庭觉、本体感觉和触觉信号的整合(multisensory integration)共同构成了平衡控制的基石。然而,随着年龄增长,感觉信号的可靠性和传输速率逐渐下降,导致老年人更容易出现平衡障碍。更令人困惑的是,即使在没有明显神经病变的情况下,老年人的触觉敏感性也会降低,这是否与姿势控制的需求变化有关?德国Justus Liebig University Giessen的Fabian Dominik Wachsmann团队在《Scientific Reports》发表的研究,为这一领域带来了新的见解。

研究团队设计了一项巧妙的实验,比较年轻(18-35岁)和老年(55-72岁)参与者在三种姿势条件下(坐姿、稳定站立、泡沫垫站立)的下肢触觉感知差异。通过定制化触觉刺激装置(tactor)施加振动刺激(50 ms, 250 Hz),并结合力板记录中心压力(COP)的摆动面积(sway area)和路径长度(sway length),研究揭示了姿势需求与触觉感知的动态关系。

关键技术方法

  1. 心理物理学检测:采用QUEST算法和恒定刺激法(method of constant stimuli)量化触觉阈值,通过Weibull函数拟合心理测量曲线。
  2. 姿势动力学分析:使用力板(300 Hz采样率)记录COP数据,计算95%置信区间的椭圆面积(sway area)和总位移(sway length)。
  3. 年龄分组设计:严格匹配两组身高(年轻组171.26±10.72 cm,老年组170.15±10.76 cm),控制基础生理差异。

研究结果

姿势需求增加触觉抑制


泡沫垫站立时,两组均表现出更大的COP摆动面积(F1,36=47.492, p<0.001)和路径长度(F1,36=54.624, p<0.001),但年龄无显著影响(p>0.05)。触觉阈值在不稳定表面上显著升高(△threshold: F1,32=13.284, p<0.001),且斜率无组间差异,表明高姿势需求普遍降低触觉敏感性。

老龄化降低基础触觉敏感性


老年组坐姿时的触觉阈值显著高于年轻组(t36=1.843, p=0.037, η2=0.082),但心理测量曲线斜率无差异(p=0.683),提示老龄化主要影响感觉传导而非信号分辨能力。

讨论与意义
这项研究首次系统揭示了姿势需求与触觉感知的动态关系:无论是年轻人还是老年人,当平衡控制需求增加时,神经系统会主动抑制下肢触觉输入。这一现象可能源于两种机制:一是中枢感觉运动预测(sensorimotor prediction)对无关信号的主动抑制;二是肌肉活动增强产生的周围性掩蔽效应(peripheral masking)。值得注意的是,尽管老年人基础触觉功能下降,但其姿势需求驱动的触觉调制模式与年轻人相似,这可能反映了衰老过程中感觉-运动系统的代偿性适应。

研究结果对临床实践具有重要启示:针对老年平衡障碍的干预措施(如触觉增强训练)需考虑姿势背景的影响。未来研究可结合肌电图(EMG)进一步区分中枢与周围机制,或延长COP记录时间以捕捉低频摆动成分。这项成果为理解人类平衡控制的神经基础开辟了新视角,也为老龄化研究提供了重要范式。

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