通过触觉提示调节手臂摆动可以改变老年人的肢体间神经耦合

《Frontiers in Physiology》：Modulating arm swing via haptic cueing alters interlimb neural coupling in older adults

步态协调与神经耦合机制研究。目的：探究规律性触觉提示手臂摆动对老年人群步态参数及肢体间神经耦合的影响。方法：17名老年受试者完成三种步行条件（基础、快速、触觉提示），采用IMU和sEMG同步采集数据，通过时频分析计算α（8-15Hz）、β（15-30Hz）、γ（30-60Hz）频段肢体间耦合度及方向性。结果：触觉提示组步速提升显著（p<0.001），手臂ROM增加40.6%（vs基线）且优于快速组。神经耦合显示：α频段前臂-股四头肌对侧耦合度提升最显著（Δ=32%），β频段耦合度全面增强，γ频段仅快速组显著。方向性分析表明触觉提示组正向耦合占比达78%（基线42%）。结论：触觉节奏化刺激可同步增强脊髓-皮层驱动，前臂α频段耦合提升（左前 deltoid→右股四头肌 Δα-coherence=0.012，p=0.003）提示 propriospinal 通路激活，为步态康复提供新靶点。

　　随着年龄的增长，步态障碍与跌倒风险、残疾和死亡率的增加密切相关。虽然传统的康复治疗主要关注下肢，但手臂运动在通过肢体间神经耦合稳定步态方面发挥着关键作用。本研究探讨了通过节奏性触觉提示增强手臂摆动是否会影响老年人的肢体间神经协调性。通过使用惯性测量单元（IMU）和表面肌电图（sEMG）分析，研究者评估了步态速度、手臂活动范围（ROM）以及肌肉间的相干性。相干性和方向性分析分别在α波（8–15 Hz）、β波（15–30 Hz）和γ波（30–60 Hz）频段进行，以量化神经耦合和肌肉间的方向性。

研究结果表明，节奏性触觉提示显著提高了手臂ROM和步态速度，与自选快速行走的效果相当。在α波和β波频段中，整体的上肢与下肢相干性均有所增强，其中在α波频段中，提示组的效果甚至超过了快速行走组。在特定肌肉配对中，观察到了α波频段的显著增强，如左前三角肌与右股直肌之间的相干性，以及左后三角肌与右股二头肌之间的相干性。方向性分析显示，在α波和β/γ波频段中，相干性主要表现为零滞后相干性，反映了共享的皮质和皮质下驱动，而在提示条件下，前滞后相干性显著增强，表明皮质手臂到腿部的神经影响得到了加强。

这些发现表明，外部提示的手臂摆动可以调节步态表现，并可能影响肢体间神经耦合，激活皮质下和皮质的神经通路。节奏性触觉提示显示出作为老年人康复干预的潜力，支持其整合到家庭步态康复计划中的可能性。在当前的研究中，参与者包括17名社区居住的老年人（平均年龄73.2 ± 6.0岁），他们完成了三种行走条件：基线行走、自选快速行走和节奏性触觉提示行走。通过这些条件，研究者评估了步态速度、手臂ROM和肌肉间相干性的变化。

研究还发现，手臂摆动的增强可以通过节奏性触觉提示来实现，这种提示不仅提高了步态速度，还改善了步态的对称性。然而，虽然在组别水平上未达到统计显著性，但个体层面的数据显示了一些参与者在提示条件下更接近手臂摆动的对称性。这表明，节奏性提示可能对个体有特定的影响，因此需要进一步研究个性化的提示方案。

此外，研究还探讨了不同频段中肌肉间的相干性变化。在α波频段，提示组的相干性显著高于基线组，而β波和γ波频段的相干性在快速行走和提示条件下均有增强。这些结果支持了节奏性提示能够增强皮质下和皮质神经通路的观点，从而提高肢体间协调性。同时，研究也指出，快速行走可能增加了神经系统的负荷，使得β波和γ波的相干性提高，这可能与高频率神经耦合与主观努力之间的关系有关。

研究的意义在于，它揭示了手臂运动在步态协调中的重要作用，并为步态康复提供了新的视角。通过外部提示增强手臂摆动，不仅可以提高步态速度，还可能通过增强皮质下和皮质的神经通路来改善步态的稳定性。这些发现为老年人步态康复提供了理论依据，同时也为神经康复技术的发展提供了参考。未来的研究可以进一步探讨这些神经机制的细节，以及如何通过优化提示参数来提高康复效果。