《Scientific Reports》：Common yoga protocol improves cognitive functions and neural connectivity: a randomized controlled fMRI study in healthy adults
编辑推荐：
联合国国际瑜伽日通过45分钟常见瑜伽方案（Common Yoga Protocol, CYP）促进全球参与，该方案适合所有年龄群体。这项在印度浦那开展的随机对照研究招募了139名非酗酒且不吸烟的健康成人（18–55岁），将其分配至45天CYP干预组或等待列表对
联合国国际瑜伽日通过45分钟常见瑜伽方案（Common Yoga Protocol, CYP）促进全球参与，该方案适合所有年龄群体。这项在印度浦那开展的随机对照研究招募了139名非酗酒且不吸烟的健康成人（18–55岁），将其分配至45天CYP干预组或等待列表对照组，以研究CYP的效果。主要结局为使用正性负性情感量表（Positive and Negative Affect Schedule, PANAS）评估的情感。次要结局包括使用数字符号替换测验（Digit Symbol Substitution Test, DSST）、数字广度测验和匹兹堡睡眠质量指数（Pittsburgh Sleep Quality Index, PSQI）评估的认知域，以及在子组（n=50）中进行的静息态fMRI以评估大规模脑网络连接的变化。数据采用意向性治疗分析，使用以基线值为协变量的协方差分析（ANCOVA）。CYP练习显著改善正性情感（?=4，p<0.001），降低负性情感（?=?3.4，p<0.001），提高数字广度评分（总分?=1.1，p=0.01；顺背?=0.84，p<0.001），并改善睡眠质量（?=?1.2，p<0.001）。倒背广度增益不显著，DSST未显示组间差异。fMRI显示感觉运动、小脑、语言、突显和背侧注意网络的连接改变，有利于瑜伽组。45天CYP练习显著改善健康成人的情感、睡眠质量、选择性认知功能和神经网络连接；背侧注意网络变化与正性情感相关。
非传染性疾病包括精神疾病是全球最重要的公共卫生挑战之一，其成因涉及人口老龄化加剧、压力、久坐生活方式、食物选择和不健康行为。瑜伽作为一种古老的印度身心练习和生活方式，被认为可通过系统性生活方式改变来应对这些挑战。瑜伽对生理、心理、社会和精神健康的预防和促进效益已广为人知。既往关于瑜伽项目对健康人群影响的研究显示，其可降低炎症标志物、改善消化健康与生活质量、减少压力和疲惫，并改善健康老龄化结局。瑜伽在压力被认为具有作用的医学病症中日益有用。研究还显示瑜伽可改善认知功能，尤其是工作记忆、心理速度和注意力。值得注意的是，瑜伽练习的有效性取决于练习的强度、规律性和持续时间、常规练习时段的长度以及课程中的特定瑜伽练习。然而，世界各地练习多种不同的瑜伽风格，差异在于瑜伽练习的组成部分，有些强调身体方面（体位法，asanas），有些强调呼吸练习（调息法，pranayama）和/或冥想（dhyana）。由于干预措施和结局评估方法的异质性，通常难以对瑜伽的有效性得出确定性结论。与西方背景下大多数将瑜伽（体位）与沉思和正念练习（冥想）区分开来的研究不同，在研究人员看来，瑜伽涵盖所有这些练习，内在觉知/正念和放松是所有练习的共同要素。联合国大会应印度政府请求宣布6月21日为国际瑜伽日（International Day of Yoga, IDY）以促进健康和福祉。专家开发了常见瑜伽方案（Common Yoga Protocol, CYP）模块，可供所有年龄、性别和族裔的人群练习。CYP模块包含瑜伽的多个组成部分，在群众集会中练习以纪念IDY。初步的单臂研究显示CYP可为健康人群带来健康益处。值得注意的是，一项关于瑜伽练习对大脑健康的系统综述（包括神经影像学研究）发现其对脑区域的结构和功能及功能连接有显著影响，并指出其改善脑功能的潜力。然而，瑜伽流派和类型的异质性构成了重大挑战。标准化CYP的可用性是解决瑜伽干预异质性从而帮助得出确定性结论的重要一步。因此，研究人员认为研究标准化CYP方案对成人脑功能的影响正当其时。鉴于全球人口老龄化大幅上升的挑战以及瑜伽对健康老龄化的潜在益处，此项研究也具有及时性。
研究人员开展了单中心、两臂、开放标签、平行组等待列表随机对照试验，于2023年10月至2025年1月期间进行。研究经机构IRB和伦理委员会批准（DYPV/EC/930/23），并在印度临床试验注册中心注册（CTRI/2023/06/054,192）。研究由印度Ayush部中央瑜伽与自然疗法研究委员会资助。试验按照现行伦理指南（ICMR 2017）并遵循赫尔辛基宣言执行，报告遵循CONSORT 2010声明。参与者通过大学校园员工招募、传单分发和部门间沟通招募。纳入标准包括18–55岁健康成人、愿意在研究期间参加瑜伽课程、具备阅读和理解印地语/英语的能力并愿意接受功能磁共振成像。排除标准排除患有重大神经系统疾病、精神疾病、近期手术或未控制的糖尿病、高血压、癫痫和心脏病者；有瑜伽经验或正在参加活跃瑜伽或运动训练项目者；可能限制瑜伽表现的严重损伤或身体残疾史者；目前饮酒、使用任何形式烟草或麻醉物质者；体内有金属或心脏植入物而无法接受fMRI者；以及孕妇或哺乳期妇女或计划在研究期间怀孕者。使用Randomizer.org生成随机数字，通过不透明密封信封进行分配隐藏。一名不参与研究的统计学家准备了连续编号的不透明信封。一组随机立即接受CYP干预，另一组等待列表稍后接受干预。在每个随机分组中各随机选取25名参与者进行fMRI。评估在基线（第0天）和45天后对瑜伽组和等待列表组进行。瑜伽组参与者由同一瑜伽教练全程培训和监督。使用展示瑜伽教练执行瑜伽方案的视频录像作为训练辅助。平均课程时长约50分钟。参与者分四批招募，跨越2023–24年。等待列表组接受身体活动的通用建议，在初始45天期后受邀参加面对面瑜伽课程。CYP干预包括关节活动练习、瑜伽体位法（asanas）、呼吸练习（pranayama）、放松技术（瑜伽休息术，yoga nidra）、冥想（dhyana）（开放监测）。每节课以简短祈祷开始，以和平祈祷和誓言/决议结束。鼓励研究参与者在睡前练习调息和冥想，未建议具体时长。主要结局为使用PANAS评估的情感变化，该量表为20项问卷，已在多国和多语言中验证，并用于瑜伽研究包括印度。PANAS也曾用于瑜伽和冥想研究。当前版本量表共20项，10项正性情感问题（PA子量表）和10项负性情感问题（NA子量表）。PA子量表反映一个人感到兴趣、兴奋、强大、热情、自豪、警觉、受启发、坚定、专注和活跃的程度。NA子量表包括压力、心烦、内疚等描述词。所有项目按1（"非常轻微或完全没有"）至5（"极度"）评分。次要指标包括工作记忆、执行功能、处理速度、睡眠质量和功能性脑连接。认知功能使用韦氏成人智力量表（Wechsler Adult Intelligence Scale, WAIS IV）第四版组件评估，WAIS IV是最广泛使用的智力功能临床评估方法。DSST是WAIS IV处理速度领域的组成部分，称为符号编码。它是神经心理学中最常用的测验之一，因其结构简洁、可靠且适用于所有文化、语言和教育背景。DSST被认为不仅反映处理速度，还反映执行功能、注意力和工作记忆。DSST是一种纸笔认知测验，要求受试者根据页面顶部的密钥将符号与数字匹配，在允许时间（120秒）内正确符号数构成评分。顺背和倒背数字广度测验也是WAIS IV的子集，在同一次设置中施测，是测试短时记忆和工作记忆最广泛使用的测验。在顺背数字广度中，受试者可正确复述多达16位数字；在倒背版本中，受试者可倒序复述多达14位数字。评分越高表明记忆回忆越好。PSQI是一种评估睡眠质量的验证工具，为七组件量表，评分范围0至21，评分越高表明睡眠质量越差。WAIS子集在共同作者[BS]持有的许可证下施测。PANAS和PSQI可公开获取用于非商业学术研究，并附适当署名和引用。功能连接使用fMRI评估。MR图像在Siemens MAGNETOM Vida 3T系统上使用标准头线圈扫描。静息态fMRI数据在45天瑜伽干预前后采集，扫描参数如下：重复时间（TR）=2.57 s，回波时间（TE）=33 ms，翻转角（FA）=80°，矩阵=64×64，视野（FOV）=220×220 mm2，层厚=3 mm，层间距=3.75 mm。每个脑体积由40层轴位切片和250个体积组成。数据采集期间，指示受试者闭眼且不做特定思考。矢状T1加权MR图像使用磁化准备快速采集梯度回波（MP-RAGE）序列采集（TR=2.3 s，TE=2.2 ms；FA=8°；矩阵=256×205；反转时间=900 ms；层厚=0.9 mm，0 mm间距；192层）。所研究网络中的感兴趣区域（ROIs）列于补充表S1。样本量基于先前关于瑜伽对正性和负性情感影响的研究结果使用G-power软件估算。以效应量0.5检测组间差异，80%功效和95%置信区间，所需样本量共114名受试者。考虑20%脱落率，共招募139名受试者。fMRI子研究每组招募25名受试者。人口学变量使用卡方检验分析组间差异。结局变量使用意向性治疗分析。缺失值使用各组中位数替换进行插补。数据经正态性、分布和同质性检验。干预后结局指标的组间差异使用以各自基线值为协变量的ANCOVA估计。所有分析使用R Studio（版本：2025.09.1+401）进行。p值≤0.05被认为显著。所有脑图像使用CONN工具箱（RRID: SCR_009550）版本22和SPM 12（RRID: SCR_007037）release 12.7771进行预处理和分析。功能和解剖数据使用灵活预处理管道处理，包括头动校正及磁化率失真交互校正、切片时间校正、异常值检测、直接分割和MNI空间标准化以及平滑。此外，功能数据使用标准去噪管道去噪。在第一水平分析中，估计基于种子的连接图（SBC），表征与HPC-ICA网络的功能连接模式。研究的大规模脑网络包括感觉运动网络、视觉网络、默认模式网络（Default Mode Network, DMN）、突显网络（Salience Network, SN）、语言网络、背侧注意网络（Dorsal Attention Network, DAN）、额顶网络（Frontoparietal Network, FPN）和小脑网络。计算种子ROI平均时间序列与大脑每个体素BOLD时间序列之间的相关系数，这些相关系数使用Fisher变换进行z转换以进行统计分析。在第二水平分析中，进行重复测量组×时间交互分析，对比为瑜伽组>对照组，干预后>干预前。分析控制年龄、性别和教育。体素水平假设使用多变量参数统计评估，跨受试者随机效应和跨多次测量样本协方差估计。推断在个体聚类（连续体素组）水平进行。聚类水平推断基于高斯随机场理论的参数统计。结果使用聚类形成p<0.001体素水平阈值和家族wise校正p-FDR<0.05聚类大小阈值组合进行阈值化。次要分析检验年龄是否调节各组内连接变化，以及主要显著种子的连接变化是否与行为改善相关。
结果部分：共有139名符合所有纳入标准的参与者在书面知情同意后纳入研究，随机分配至瑜伽组（n=70）和等待列表组（n=69）。瑜伽组11名参与者和等待列表组3名参与者未完成研究方案。这14名脱落者的原因与瑜伽干预无关（常见为时间问题的个人原因n=11；搬离校园n=1；机动车事故受伤n=1；其他健康状况n=1）。在随机分配进行fMRI的50名参与者中，43名在两个时间点完成了研究（瑜伽组n=21，对照组n=22）。参与者流程见CONSORT流程图（图1）。两组参与者的社会人口学特征无显著差异（表1）。安全性：研究期间发生两起严重不良事件，均与干预无关（机动车事故和呕血）。无其他不良报告。心理和神经认知结局：CYP练习对以下认知指标的影响见表2。与对照组相比，瑜伽组正性情感显著增加，F(1,136)=10.08，p=0.002，偏Eta平方=0.06，使用以基线测量为协变量的ANCOVA。与对照组相比，瑜伽组负性情感显著降低，F(1,136)=10.67，p=0.001，偏Eta平方=0.04。ANCOVA显示瑜伽组顺背数字广度较对照组显著改善，F(1,136)=9.12，p=0.003，偏Eta平方=0.004。然而，倒背数字广度无显著组间差异，F(1,136)=2.99，p=0.086，偏Eta平方=0.05。总广度评分显著改善，F(1,136)=6.56，p=0.011，偏Eta平方=0.06。ANCOVA显示瑜伽组DSST评分较对照组无显著改善，F(1,136)=3.20，p=0.076，偏Eta平方=0.02。与对照组相比，瑜伽组睡眠质量评分（PSQI）显著改善，F(1,136)=10.02，p=0.002，偏Eta平方=0.05。网络连接：使用CONN工具箱中实现的种子到体素全脑分析检查静息态功能连接。评估主要大规模脑网络的连接，包括感觉运动、视觉、DMN、SN、语言、DAN、FPN和小脑网络，使用CONN HPC-ICA网络图谱中网络定义的种子区域。基于种子的相关图经Fisher z变换后进入第二水平分析，检验瑜伽干预组（n=21）与对照组（n=22）之间的组×时间交互，对比为瑜伽组>对照组，干预后>干预前。统计推断在聚类水平进行，使用体素wise阈值p<0.001，结合FDR校正聚类显著性p-FDR<0.05。CYP练习后所研究网络中观察到的神经连接变化详情见补充表S2。双侧外侧感觉运动网络显示与双侧中央前回和额中回连接增加，左侧外侧感觉运动网络种子额外显示与左侧额上回连接增加（图2a和b），这些区域涉及运动、前运动和高级认知功能。SN左侧吻侧前额叶皮层种子在瑜伽组中与右侧额极的连接相对稳定，而对照组显示连接增加（图2c）。此外，SN前扣带回种子显示与外侧枕叶皮层和楔前叶（DMN的一部分）连接增加（图2d）。在瑜伽组内，从干预前到干预后，RPFC种子与额极之间无聚类显示显著连接变化（体素wise p<0.001，聚类水平FDR校正p<0.05），而对照组在同一时期显示该连接显著增加。这一模式连同显著的组×时间交互（T(38)=?5.42，p<0.000004），与瑜伽组SN（RPFC）连接的相对稳定性一致，而对照组则显著增加。在语言网络内，左侧额下回种子显示与双侧枕极、楔叶、距上回和外侧枕叶皮层连接增加（图3a），反映语言相关区域与视觉区域之间耦合增加。在DAN中，左侧额叶眼动区种子显示与楔前叶和顶上小叶连接增加，同时与双侧丘脑抗相关增加（图3b），提示注意控制区域与通常与自我参照加工相关区域之间的交互增强。小脑前部种子在瑜伽组中显示与右侧颞叶和海马旁区域的功能连接从正转变为负，而对照组从负转变为正（图3c）。最后，小脑后部种子在瑜伽组中显示与右侧额极功能连接增加，而对照组正连接减少（图3d），这一模式与小脑区域和涉及高级认知控制的前额叶区域之间耦合增加一致。次要组内分析检查了年龄效应和主要响应种子的脑-行为相关。在瑜伽组中，年龄与左侧额叶眼动区、右侧额叶和左侧顶叶区域从正耦合向抗相关的转变相关，同时与小脑区域连接增加。在瑜伽组中，年龄还与左侧外侧感觉运动种子与小脑区域连接增加相关。在对照组中，观察到DAN左侧额叶眼动区种子与左侧额叶区域以及SN前扣带回种子与楔前叶和后扣带回皮层之间显著的年龄相关连接下降（补充表S3）。DAN（左侧额叶眼动区种子）与楔前叶的连接变化与正性情感改善呈负相关（r=?0.504，p=0.033）。个体参与者的人口学和行为评分详情以及干预前后功能连接变化值分别见补充表S4和S5。功能连接变化与显著行为评分之间的偏相关系数（含显著性值）见补充表S6。
讨论部分：本研究系统评估了45天CYP练习对健康成人认知功能和神经网络连接的影响。结果表明，使用问卷和神经心理学测验组合，情感、睡眠质量和认知功能（如注意力、心理速度和工作记忆）得到改善。fMRI结果显示感觉运动、小脑、语言、突显和DAN区域连接改变，这可能表明身体觉知、运动学习和协调更好，认知功能如工作记忆和注意力改善，注意控制/定向和自我相关加工更强，以及可能更好的语言加工。尽管有充分文献关于不同瑜伽方案对健康和福祉的益处，但关于标准化CYP的研究较少，本研究是迄今为止首个在RCT中对CYP的评估，也是首个使用神经影像学对CYP的评估。研究人员的发现与先前两项关于CYP一个月和三个月的观察性研究一致。一项为期一个月CYP练习在健康成人中的单臂分子研究显示其通过脑源性神经营养因子（Brain Derived Neurotrophic Factor, BDNF）介导影响神经发生的潜力。最近一项关于成年女性三个月CYP练习的探索性研究显示一般健康、心理测验和免疫功能改善。参与女性CD34+细胞计数和BDNF水平显著升高，视觉和执行功能改善，压力和焦虑降低。既往多项研究报道了瑜伽练习改善认知功能。在一项学术机构研究环境中，Hartfiel等人在48名大学员工的随机研究中发现，每周一次一小时的短期瑜伽训练在六周时改善情绪并降低压力。社区居住老年人的八周瑜伽练习显示执行功能——工作记忆和广度测验评分较体育活动改善，且此效应由唾液皮质醇水平降低介导。类似地，包含体位法、呼吸练习和冥想的八周瑜伽练习在老年人中报道了视空间知觉和信息处理能力改善。一项聚焦Bhastrika调息法的研究发现，四周练习降低参与者焦虑，且与静息态fMRI上岛叶前部和前额叶连接变化相关。一项关于瑜伽对非临床健康成人积极心理健康影响的系统综述显示，与无干预相比心理福祉显著增加。CYP中的瑜伽休息术（yogic relaxation technique）组件已知与积极生理变化相关，如叙述性综述所报道。瑜伽休息术通过副交感偏移影响自主平衡，导致心率变异性改善。值得注意的是，CYP中瑜伽休息术组件持续时间较先前研究更短，且排列在体位法之后。最近一项睡眠实验室研究报告瑜伽休息术对自报失眠患者有益。其他受益群体包括绝经后女性。一项关于经验丰富冥想者瑜伽休息术练习的PET研究显示后部感觉和联合皮层激活，而EEG频谱分析显示θ波段功率增加，与深度放松和冥想状态相关。另一项显示瑜伽休息术期间θ活动类似增加的研究还报道腹侧纹状体多巴胺释放增加。据研究人员所知，尚无研究调查瑜伽对健康人群感觉运动网络连接的影响。然而，少数调查瑜伽对运动功能影响的研究报道了运动任务学习更快更准确以及自报日常认知和运动失误更少（通过认知失败问卷评估）等参数改善。在此背景下，研究人员关于双侧感觉运动网络与涉及复杂运动编程和认知功能区域连接增加的发现，可能反映先前报道的运动改善的神经相关物。研究人员观察到SN（左侧吻侧前额叶皮层种子）——检测行为相关内外刺激并介导大规模网络间切换——与属于FPN负责执行和自上而下认知控制的右侧额叶区域之间的功能连接相对稳定。SN连接的稳定性在其他背景下被提出作为韧性的纵向标志物：双相亲属1.3年内稳定的DMN-FPN-SN连接，以及创伤暴露警察中韧性特异性SN-前额叶连接，在两种情况下更大的连接变化而非稳定性与精神脆弱性相关。长期瑜伽练习者显示更强的DMN（但非SN）连接相对于对照组，与持久练习效应一致。当前研究中45天瑜伽练习是否代表SN连接中此类韧性的早期出现将需要长期纵向研究确认。此外，研究人员发现SN前扣带回种子与楔前叶（DMN核心节点）之间连接增加。这反映网络间耦合的变化，可能与突显网络在默认模式和执行控制网络之间切换的作用相关。功能MRI研究显示语言网络与枕叶皮层区域有连接，可能支持阅读、语义和句法加工。有趣的是，先天性盲人的视觉皮层被报道表现得像经典语言区域。研究人员发现瑜伽干预后语言网络左侧额下回种子与双侧枕叶区域连接增加。一项关于瑜伽干预失语症卒中患者的初步研究报告语言功能改善。因此，研究人员关于瑜伽后语言网络与视觉皮层连接的发现可能 underlie 此类改善。然而，需要进一步聚焦语言功能的研究来理解此效应。瑜伽组DAN左侧额叶眼动区种子与楔前叶（DMN重要组成部分）连接增加。DMN和DAN之间连接增加先前已在多项瑜伽和冥想研究中报道。研究人员关于DAN与DMN区域连接增加的发现可能代表瑜伽后对视空间功能和自我相关加工的注意改善。然而，值得注意的是，此连接增加幅度与正性情感改善呈负相关，提示在本样本中较小的DAN-DMN耦合偏移而非较大偏移与更大的情感益处相关。这可能表明网络整合与情感结局之间的关系并非简单线性。小脑前叶与大脑躯体感觉和运动网络功能耦合，而海马旁回作为DMN的主要内侧颞叶枢纽。本研究中瑜伽后这些区域之间观察到的抗相关可能反映初级运动控制系统与静息态默认模式网络之间的功能分离。另一方面，瑜伽组小脑后部与左侧额极连接增加。额-小脑回路被认为服务于认知功能。一项关于长期哈他瑜伽练习者的研究发现小脑和额叶区域灰质体积较健康对照增加。作者结论哈他瑜伽练习刺激额-小脑网络的神经可塑性。优势与局限性：先前两项关于CYP的研究为探索性、非fMRI和小样本，此项稳健的RCT对CYP练习效果的文献做出重要贡献。与大多数关于瑜伽（特别是CYP）的研究包含更多女性参与者不同，本研究两性代表性均衡。瑜伽有效性文献以瑜伽风格、练习持续时间和评估工具的变化为特征。研究人员通过使用标准化CYP解决了这一问题。研究人员的结论可能受被动对照组选择的限制。研究人员未限制对照组在干预期间的活动，意味着瑜伽组更好的评分也可能归因于参与团体活动而非瑜伽干预本身。然而，这难以从本研究中排除。此外，对照组某些指标也有改善，虽不高于瑜伽组/不显著，这可能表明可能存在研究人员未意识到的一般环境背景因素导致的普遍改善。研究持续时间为45天CYP练习，研究人员在陈述更长练习效果及积极效应维持时间方面受限。参与者是响应公开邀请而参与本研究，可能高度积极并有兴趣练习瑜伽；这可能影响结果。练习者及其世界观的参与已知影响瑜伽练习结局。然而，研究人员未测量此点以及参与者间的个体差异。结论：研究人员的结果提供证据表明CYP练习在改善认知功能和睡眠质量方面的有益效应，并表明其在预防健康成人认知下降方面的潜力。进一步使用CYP和相同评估工具的多中心试验可帮助将研究人员的发现推广至更广泛人群及全球。未来研究应考虑更长持续时间练习并评估观察到的脑功能变化的维持/可逆性。
