《Perceptual and Motor Skills》：Ankle Proprioception, Dual-Task Balance Performance, and Ageing: A Cross-Sectional Study
摘要
平衡依赖于关键的感觉信息来维持姿势控制。本体感觉是影响静态平衡任务中姿势控制的关键感觉输入之一。较差的本体感觉可导致平衡受损，而这种损害在双重任务平衡条件下可能被放大。本研究探讨了本体感觉与双重任务平衡表现之间的关系，以及该关系如何受年龄影响。使用主动运动范围辨别评估（Active Movement Extent Discrimination Assessment, AMEDA）对每个踝关节的本体感觉进行测量，该方案通过主动、负重状态下的踝关节内翻运动来确定踝关节运动觉 acuity（kinaesthesia acuity）。参与者完成了12种静态双重任务平衡条件（双足并拢、前后脚站立），并与认知任务（控制任务、正向数字广度、反向数字广度）配对。平衡表现通过压力中心（centre of pressure, COP）轨迹进行测量。采用线性混合效应模型分析踝关节运动觉与双重任务平衡之间的关系，模型中纳入了年龄、平衡条件和认知任务。共招募了30名参与者（平均年龄52.4岁，标准差16.4）。混合效应模型显示，在所有模型中，前后脚站立位置（与双足并拢相比，p < .001）的 sway 显著增大。较高的AMEDA得分与较小的身体摆动面积（body sway area）相关（p = .025）。AMEDA得分与中外侧或前后向摆动范围无关。年龄较大与中外侧（p = .019）和前后向（p = .032）最大摆动范围增大相关，并与身体摆动面积的关联接近显著（p = .058）。较好的平均踝关节运动觉与双重任务条件下较小的身体摆动面积相关，而年龄较大与较大的摆动范围相关。研究结果表明，本体感觉影响双重任务平衡表现，即当踝关节运动觉较好时，控制身体摆动的能力更强。未来研究应考虑在双重任务条件下加入单腿站立，以探究本体感觉的影响是否因个体踝关节运动觉和肢体优势而异。
引言
平衡由视觉、前庭和体感系统的感觉反馈贡献构建而成。体感觉通常指一系列感觉——包括触觉、振动、疼痛、本体感觉和温度觉；这些感觉将身体与周围环境之间物理相互作用的信息传递至中枢神经系统（central nervous system, CNS），共同提供“身体所有权”感。本体感觉在使个体理解身体位置、运动、力量以及发生在各关节和组织中的刚度方面发挥着关键作用，这些信息通过上述结构内机械感受器反馈的传递来实现。19世纪Henry Bastian提出了这一概念的早期解释，引入了“运动觉”（kinaesthesia）一词，指代由运动产生的身体感觉。此后，神经生理学家Charles Sherrington首次将“本体感觉”描述为“对关节和身体运动以及身体或身体节段在空间中位置的感知”。至今，这一解释仍被科学文献广泛引用，作为本体感觉基本概念理解的基础。然而，这并未对最近提出的本体感觉各个领域提供完整解释，因此需要进一步分类。当前用于解释本体感觉各种子模态的术语包括被动（静态或静止）关节位置觉、主动关节位置觉或运动觉（主动运动感觉）以及力量感觉。此外，上行感觉信息通路主要由意识和非意识本体感觉反馈之间的区别决定。内侧丘系背柱通路已知将“随意性”意识本体感觉反馈传递至大脑；而背侧和腹侧脊髓小脑束分别将“反射性”非意识本体感觉反馈传递至小脑。本体感觉本质上是复杂的，其各个子模态的多方面整合需要进一步研究以阐明作用机制及其与不同平衡任务的相关性。Han等人强调，本体感觉依赖于生理“硬件”和心理“软件”方面来反映本体感觉系统的表现。有必要确定关键感觉信息（如本体感觉）对特定平衡任务的相对贡献，因为这会根据任务的背景和复杂性而变化。
来自动物研究的新兴证据表明，本体感觉信息在肢体的多个节段中被编码和整合，而非局限于孤立的关节，支持以肢体为中心的参考系。这一视角强调了有助于身体运动和姿势控制的感觉信号的分布性特征。类似地，本体感觉可以在单个关节水平上进行检验，反映来自肌肉、肌腱和周围关节结构的局部机械感受器输入的功能贡献。关节特异性评估已被广泛用于提供量化本体感觉 acuity 的实用方法。最常见的测试方法包括关节位置重现（joint position reproduction）、被动运动检测阈值（threshold to detection of passive motion）和主动运动范围辨别评估（AMEDA）。关节位置重现涉及受试者在无视觉线索的情况下，主动或被动地尝试在对侧肢体上重现关节角度，而被动运动检测阈值旨在确定所测试关节可感知的最小被动关节运动程度。AMEDA试图通过主动运动（即运动觉）在负重位置定义本体感觉 acuity，这被认为比其他典型的本体感觉测试具有更高的生态效度。如前所述，本体感觉作为一种感觉是复杂的，并且已有观点认为各种测试方法本质上评估了本体感觉的不同领域。因此，关节特异性和肢体中心性测试应被解释为其子领域内互补但截然不同的测试。不幸的是，目前尚无评估本体感觉 acuity 的临床金标准——然而，临床医生和研究人员可以在认为所选方法必要的情况下选择使用特定测试方法。例如，鉴于踝关节本体感觉在站立平衡任务中的突出作用，选择一种复制负重位置的评估可能增强测量的特异性和生态效度。在临床上，评估本体感觉缺陷对于理解和情境化各种人群中的平衡下降非常重要。
Han等人强调，“整体本体感觉表现由可用本体感觉信息的质量和个体本体感觉能力的质量共同决定”。衰老与影响平衡的感觉系统的生理性衰退相关。本体感觉功能在外周和中枢水平均受到影响，导致刺激检测和后续神经处理的损伤。年龄相关变化在外周水平表现为机械感受器数量和大小减少，以及关节、肌肉、韧带和皮肤结构内形态和分布的改变。在中枢水平，大脑运动皮层和小脑对本体感觉贡献互补但不同的作用。运动皮层整合传入反馈以指导随意运动动作，而小脑参与运动协调、运动规划和状态估计。衰老伴随大脑运动皮层和小脑内进行性神经元丢失，以及皮层本体感觉处理的改变。这一机制之间的概念性区别对于理解本体感觉能力的缺陷不能仅归因于外周机械感受器退化或中枢整合受损单独作用至关重要。
尽管年龄相关变化可能预期会影响本体感觉，但传统方法在非负重位置评估踝关节本体感觉（如关节位置重现和被动运动检测阈值）未能检测到年龄相关差异。然而，新兴证据表明，在负重位置测试运动觉可以检测到年龄相关的本体感觉差异。有观点认为负重位置能更好地反映日常生活活动和运动中发生的运动。Ko等人为巴尔的摩老龄化纵向研究构建了一种测量本体感觉 acuity 的定制设备，并确定了两个测试子集的年龄相关下降，然而该设备的效度和信度尚未被评估，且该设备对研究人员尚不可广泛获得。本体感觉功能障碍也可在肌肉骨骼损伤或神经系统疾病后观察到，可能加剧年龄的进行性效应。已知本体感觉受损会改变关节生物反馈和神经肌肉控制，随后影响平衡。此外，多项研究表明踝关节本体感觉与跌倒风险之间存在关联。
在给定的平衡任务中，CNS必须能够综合来自每个系统的反馈，并对感觉输入分配相应的权重，以产生适当的平衡反应。在静态站立平衡挑战中，需要姿势调整以将身体维持在规定稳定性范围内。踝关节本体感觉在这些情况下用于启动和调节肌肉收缩以维持直立姿势。本体感觉在中枢处理时间为40至50毫秒，是关键感觉系统中最快的，表明其在平衡任务中的相对重要性。如果一种感觉受到限制或受损，CNS将更加依赖其余系统可用的反馈，这被称为感觉重新加权。Pasma等人探讨了衰老和其他疾病过程中的感觉重新加权，并确定与年轻健康受试者相比，年龄较大者踝关节本体感觉信息的权重更大。尽管本体感觉 acuity 随年龄下降，但由于其他感觉系统（包括视觉和前庭功能）的年龄相关退化，老年人可能更加依赖本体感觉输入进行平衡控制，这与代偿性感觉重新加权过程一致。老年人表现出延迟的姿势反应和随年龄增长的反射性刚度降低，这表明尽管对本体感觉输入的依赖增加，姿势控制机制的有效性和效率仍然可能受损。
在日常需要同时进行认知和平衡任务的功能活动中，平衡尤其受到挑战，这通常被称为双重任务。双重任务需要关键感觉信息与大脑中枢处理之间持续的调节性交互。认知资源分配给任务相关信息的过程被称为注意力。重要的是，注意力不是一个单一结构，不同的注意力领域涉及不同的神经资源和网络。在双重任务条件下，分配性注意力对于确保两项任务均达到令人满意的水平尤为重要。然而，对注意系统需求的增加通常导致表现相对成本，反映了注意容量和控制的局限性。成本源于共享处理资源的竞争、注意力分配和调节的中断，以及任务协调和切换灵活性所需的执行控制行动需求增加。这种表现成本通常被称为“双重任务效应”。已知双重任务比单独的单任务活动更高级地挑战平衡、注意力和执行功能，导致跌倒风险增加。虽然平衡和认知技能是可修改的，但注意力需求被视为一种有限资源，在完成双重任务时需要准确分配。双重任务效应可能随着年龄增长而变得更加明显，原因是感觉系统或自动平衡处理的退化。需要理解双重任务条件下感觉贡献的年龄相关变化以制定有效的跌倒预防策略；然而，本体感觉功能与双重任务平衡表现之间的关系尚未阐明。已有研究利用双重任务方案检查了踝关节本体感觉 acuity；然而，其关注的人群为年轻人、运动员或久坐成年人，这降低了研究结果的普遍性。
本研究的主要目的是确定踝关节运动觉与双重任务平衡表现之间是否存在独立于年龄和任务的关系。次要目的是分析年龄或任务难度是否调节了踝关节运动觉与双重任务平衡表现之间的关系。研究人员假设，较好的踝关节运动觉与较好的平衡表现（减少摆动面积和摆动范围）相关，其次，年龄与平衡表现相关，并可能调节踝关节运动觉与平衡表现之间的关系。
方法
研究设计与参与者
这项横断面研究获得了纽卡斯尔大学人类研究伦理委员会的批准，方案编号为H-2022-0322。所有参与者在参与前均提供了自愿书面知情同意。
参与者通过澳大利亚纽卡斯尔地区的大学和当地社区招募，招募方式包括在大学校园和当地公共公告板张贴传单、社交媒体以及学生管理系统上的电子通知。表示感兴趣且符合条件的参与者在电话中进行了筛选以确保适合性。由于研究人员旨在纳入在日常活动中功能正常的广泛参与者群体，唯一纳入标准为年龄18岁及以上且能够在无辅助器具情况下独立行动。由于研究位于大学校园内，因此采用了针对老年参与者的招募策略以确保样本中的年龄范围，例如在老年人可能经常光顾的地点放置传单。排除标准为：当前/既往神经系统或其他可能影响平衡的疾病（即中风、创伤性脑损伤、确诊的前庭问题）、未经视觉辅助矫正的视力损伤、当前影响平衡的下肢损伤或手术史、在过去六个月内因下肢、背部或颈部损伤接受治疗、服用影响平衡的药物，以及有昏厥倾向。
为了描述参与者样本并探讨与平衡的可能关系，研究人员尽可能使用金标准测试记录了一系列人口统计学和健康相关指标。这些指标包括年龄、性别、教育水平、身高（厘米；标准身高计）、体重（千克；标准秤，Seca，型号7621019009）、体力活动（自我报告的每周中等至剧烈体力活动频率，每次持续≥10分钟）、视觉对比敏感度（墨尔本边缘测试；国家视觉研究所，墨尔本，澳大利亚）、自我感知的功能性踝关节能力（改良足踝能力测量[FAAM]）以及认知测试组合（NIH工具箱认知组合；美国国立卫生研究院）。
本体感觉
采用运行于PN AMEDA系统（版本1.3，Prism Neuro Pty Ltd，Bruce，澳大利亚）上的主动运动范围辨别评估方案评估踝关节运动觉，该系统在全负重站立姿势下测试意识性踝关节运动觉表现（图1）。本研究采用的AMEDA方案聚焦于踝关节内翻运动，这与AMEDA工具的原始开发和验证一致，其中内翻是建立其心理测量学特性和规范数据的主要运动平面。AMEDA方案在内翻辨别任务中已证明在健康和受伤人群中具有可接受至良好的测试-再测试评估者内信度，使用该特定运动方向的研究报告的组内相关系数（intraclass correlation coefficients, ICCs）约为0.72至0.85。AMEDA的中心平台围绕与被测足长轴对齐的轴旋转，导致仅在额状面上的踝关节运动（即踝内翻和外翻）。相邻的外侧平台固定，允许参与者在测试期间在对侧足上负重。AMEDA连接至计算机，操作员可通过软件界面控制测试并记录参与者的反应。使用五个预定平台倾斜测试位置，从水平方向向踝内翻方向，标记为1至5：10.5°、11.5°、12.5°、13.5°、14.5°。在站立平衡的背景下，AMEDA旨在反映日常功能活动中踝关节的本体感觉需求，因此被认为是本研究测试本体感觉 acuity 的最合适方法。
参与者被指示赤脚站在AMEDA上，最初将体重均匀分布在固定的外侧平台上。两名操作员之一（MK或CK）指导参与者完成标准化方案。熟悉化练习方案首先让参与者将左脚放在中心板上。操作员在计算机上选择位置1，解锁平台，参与者被指示使用左脚主动内翻足部使中心板向下旋转，然后将足部恢复至水平位置，同时保持左脚在中心板上。参与者被告知“这是位置1”。此过程重复进行，直到每个位置按1至5的顺序为左脚体验3次。鼓励参与者在练习方案期间不要看自己的脚，以反映测试条件，即测试期间要求参与者睁眼直视前方。在所有测试中，参与者根据需要佩戴其正常视力矫正装置（眼镜、隐形眼镜）。
熟悉化后立即开始测试方案。一旦操作员启动测试方案，软件将伪随机选择5个位置之一，以确保每个位置向参与者呈现10次，但连续呈现不超过两次。参与者将中心板向下移动至踝内翻，然后将平台恢复至水平位置（0°），并口头告知操作员其仅基于本体感觉信息认为软件选择的位置。操作员在软件中记录响应，软件自动启动下一个呈现位置。左脚以随机顺序记录了50次测试迭代，并按设备及其软件呈现的难度水平进行平衡。右脚随后在相同条件下进行测试，并进行单轮练习序列。这种测试方式按照制造商的说明标准化。每次踝关节测试约需2分钟。由于测试时间短，AMEDA测试已被证明没有显著的疲劳效应。
软件根据参与者对位置的口头识别准确性为每个踝关节提供个体表现评分作为主要结果。该评分代表参与者从一个测试位置到下一个测试位置辨别主动踝内翻范围微小差异的能力，并考虑了辨别踝关节位置的难度权重。例如，位置1和5之间的差异比位置2和3之间的差异更容易辨别。软件使用的数学过程与此前AMEDA研究一致；描述可见于Antcliff等人。1.00（100%）表示完美得分，0.50（50%）得分等效于随机水平。由于双下肢AMEDA得分无显著差异，分析使用双下肢平均得分。
双重任务平衡
参与者被指示赤脚站在测力台上，并将目光直视前方约六米处墙上与眼睛水平齐平的标记。试验中的每个双重任务包括以下组合：平衡任务（双足并拢或前后脚站立）；认知任务（数字广度，按呈现顺序重复0至9之间的随机数字序列，反向顺序重复，以及通过让参与者重复有序数字1至4而标准化的“控制任务”）；以及视觉信息（睁眼、闭眼），共12种组合方式。用于认知负荷的数字广度任务是标准化任务，已被证明具有本质上不同的难度水平。研究表明，个体在反向任务中比正向任务中持续少回忆1至1.5个数字。功能性MRI研究表明，反向任务需要更大的血流动力学激活和前额叶皮层参与，这可能是因为正向任务主要依赖被动听觉存储，而反向任务需要大脑的中央执行系统存储和重新排序信息。
参与者未被蒙眼，以维持参与者舒适度，确保任务间平滑过渡，并更接近地反映典型临床平衡测试。每个双重任务重复三次，每个参与者的任务顺序为随机化。任务组合见附录（表S1）。
在每次试验前，记录下肢优势侧，以标准化前后脚平衡测试中优势腿置于非优势腿后方的位置。参与者被问及“你会用哪只脚踢球？”如果参与者不确定，则被问及“你上台阶时通常先用哪只脚？”参与者随后为任务准备正确的足部位置，并将手放在扶手上。开始每次试验时，参与者将手从扶手上移开并进入测试状态，口头回忆呈现的数字。如果任务需要闭眼条件，参与者在将手从扶手上移开时立即闭上眼睛。为确保闭眼条件的依从性，研究助理在每次试验期间持续监测参与者。每次试验持续到参与者无法再保持平衡，或达到最长25秒。若参与者无法在双重任务期间维持平衡至少15秒的尝试，则该条件下的数据被排除分析。最常见的情况是前后脚站立闭眼条件，这对许多老年参与者来说过于困难。
使用测力台以1000 Hz记录三维力。由此计算中外侧（mediolateral, ML）和前后向（anteroposterior, AP）方向的压力中心（COP）位移，以及组合COP位移，记录从平衡条件开始后5至15秒的数据，依据先前文献使用制造商提供的校准矩阵进行计算。选择5-15秒的分析窗口以确保参与者进入平衡位置时没有额外的运动伪影，并确保在所有纳入参与者中获得完整数据，且不受参与者失去平衡产生的额外运动伪影影响。随后从COP数据确定姿势摆动。用于姿势摆动的值为包含95% COP值的预测椭圆，按Schubert和Kirchner的主成分分析方法计算。还按Duarte等人的方法计算了ML和AP方向的COP位移范围。所有平衡数据使用MATLAB版本9.13.0提取。平衡数据的主要结果为身体摆动面积（椭圆面积，mm2）、ML摆动范围（ML方向最大COP位移，mm）和AP摆动范围（AP方向最大COP位移，mm）。
数据分析
本研究由于项目时间限制，样本量限于30名参与者。由于主要研究问题涉及两个连续变量之间的线性关系，基于类似相关性研究被认为足够的最小样本量，30名参与者的样本量被认为是足够的。类似研究报告的样本量为30至42名参与者；因此30名参与者被认为足以进行这项初步探索性研究。使用G*Power 3.1估计多元线性回归的样本量，固定模型，单一系数，研究人员估计可检测双尾效应量为0.3，α为0.05，检验效能为80%，预测变量数为5。
使用描述性统计报告参与者特征和每个结果指标的数值。通过可视化直方图和Shapiro-Wilk检验评估结果变量的正态性。如果某值距离平均值超过3个标准差，则被视为离群值并从分析中移除。分析使用所有可用数据进行，不进行缺失值插补。
对于主要研究目的，研究人员首先进行了Pearson相关分析，以确定各平衡结果（身体摆动面积、ML和AP摆动范围）与AMEDA得分之间的关系。使用混合效应线性回归模型确定平衡结果（因变量）与AMEDA得分之间的关系，同时考虑平衡任务（足部位置：前后脚 vs 双足并拢）、认知任务（反向数字广度和正向数字广度 vs 控制计数任务）和年龄。针对每个平衡结果分别进行模型分析：身体摆动面积、ML和AP摆动范围作为因变量。由于参与者完成了重复平衡测试，研究人员纳入了参与者的随机效应，以及AMEDA得分、认知任务和年龄的固定效应。通过检查残差正态性和通过绘制残差对预测值来验证模型假设的恒定方差。AMEDA得分呈正态分布，建模前无需转换。平衡结果（身体摆动面积、ML和AP摆动范围）违反恒定方差假设，因此进行对数转换以进行建模分析。估计值（95%置信区间）通过反转对数转换以各变量单位报告。
对于次要研究目的，在调节回归分析中通过纳入年龄与AMEDA得分之间、足部位置与AMEDA得分之间以及认知任务与AMEDA得分之间的交互作用来探讨年龄和任务对AMEDA得分与平衡之间关系的影响。年龄以连续变量形式探讨，并分类为年轻（≤55岁）和年长（>55），随后分类为年轻（18-44岁）、中年（45-64岁）和年长（65岁及以上）。当存在显著交互作用时，事后对比检验交互作用项子类别（即年龄类别、足部位置和认知任务）中AMEDA与平衡之间的关系。使用SPSS软件进行统计分析。
结果
在回应广告的34人中，有30名参与者合格并参与了研究。四名潜在参与者被排除：两名因当前腰背部和髋部肌肉骨骼疼痛状况可能影响平衡，两名因服用可能影响平衡的药物。本研究产生和分析的数据集以补充文件1形式提供。参与者特征总结于表1。平均年龄为52.4岁（范围26-75）。性别分布相对均衡（女性57.7%），大多数参与者（66.7%）已完成大学学位或更高学历。每周中等至剧烈体力活动频率（范围：0-12）和自我感知踝关节功能（FAAM-8范围：0-32）存在显著变异性。
正态性分析识别出踝关节运动觉（AMEDA得分>平均值以下3个标准差）中有1个离群值；因此该参与者的数据从分析中移除。还识别出1名参与者的身体摆动面积数据在三个双重任务中（双足并拢、睁眼、控制任务和正向数字广度；以及前后脚、睁眼、反向数字广度）高于平均值超过3个标准差；该参与者在这些三项任务中的数据被从分析中移除。这些数据距离平均值非常远，可能代表测量伪影；因此被移除。
样本的平均AMEDA得分见表1，各平衡任务的双重任务平衡描述性统计总结于表2。虽然研究人员打算报告前后脚站立、闭眼任务，但10名（33%）参与者在控制任务期间无法维持平衡至少15秒，14名（47%）在正向数字广度期间，15名（50%）在反向数字广度期间，导致前后脚站立、闭眼任务共计39个缺失数据集（可能共90个）。因此，没有足够的数据来确定前后脚站立、闭眼任务与平衡之间的关系，闭眼任务被排除在混合模型分析之外。在六种双重任务组合（18个相关性，排除闭眼任务）的三个平衡结果中，只有两个任务显示AMEDA得分与平衡之间呈弱相关性。较高的AMEDA得分与双足并拢、睁眼条件下控制任务（Pearson r = ?.39；p = .038）和正向数字广度认知任务（?.39；p = .034）中较小的身体摆动面积呈弱相关。
混合效应线性回归模型的结果总结于表3。足部位置（前后脚站立 vs 双足并拢）在所有模型均与更大的身体摆动相关（p < .001，表3）。关于身体摆动面积，AMEDA得分每增加1%，模型估计双重任务期间身体摆动面积减少3.5 mm2（回归系数?3.5；95%置信区间?6.7至?0.2；p = .038），在考虑足部位置、认知任务和年龄后（表3；图2）。认知任务难度和年龄与身体摆动面积无关联，尽管年龄较大与较大身体摆动面积之间的关联接近显著（回归系数0.8，95%置信区间?0.1至1.7；p = .077；表3）。该模型解释了身体摆动面积60%的方差（伪r2边际 = .31，条件 = .60，Cohen效应量f2 = .11）。
AMEDA得分与ML或AP摆动范围无关联，但年龄与这些平衡变量相关。对于ML摆动范围，年龄每增加一岁，模型估计双重任务期间ML摆动增加1.0 mm（95%置信区间0.1至1.8；p = .027），在考虑AMEDA得分、足部位置和认知任务后（表3；图3）。对于AP摆动范围，年龄每增加一岁，模型估计双重任务期间AP摆动增加1.0 mm（95%置信区间0.0至1.9；p = .041），在考虑AMEDA得分、足部位置和认知任务后（表3；图3）。认知任务与ML或AP摆动范围无关联。在ML和AP的每个模型中，每个模型解释了摆动范围87%的方差（伪r2 ML：边际 = .60，条件 = .87，Cohen效应量f2 = .56；AP：.58，.87，.51）。
AMEDA得分与年龄之间，或AMEDA得分与认知任务之间无显著交互作用，表明年龄和认知任务不调节AMEDA得分与双重任务平衡表现之间的关系。对于身体摆动面积，AMEDA得分与足部位置之间存在显著交互作用（F[1,122] = 6.2，p = .014）。较高的AMEDA得分与双足并拢任务中较小的身体摆动面积相关（对比估计值?5.1；95%置信区间?8.4至1.7；p = .005），而此关系在前后脚任务中不显著（?1.8；?5.2至1.9；p = .327）。对于ML距离，AMEDA得分与足部位置之间存在显著交互作用（F[1,123] = 7.1，p = .009），关系方向一致：对于双足并拢任务，较高AMEDA得分与较小身体摆动范围相关，而对于前后脚任务，较高AMEDA得分与较大身体摆动范围相关，然而这些事后对比均不显著（估计值较小且不显著）。AMEDA得分与足部位置之间对AP身体摆动范围无显著交互作用。
讨论
研究结果表明，在静态平衡-认知双重任务中，较好的踝关节运动觉 acuity 与较小的身体摆动面积相关，且独立于年龄和任务难度。然而，最大ML和AP摆动范围似乎与踝关节运动觉 acuity 无关。年龄与最大ML和AP摆动范围相关，但年龄仅与身体摆动面积的关联接近显著。这些结果表明，踝关节运动觉 acuity 较优者在静态站立中对身体摆动可能以更高的准确性和控制力做出反应。此外，自然衰老过程可能解释了老年受试者在双重任务条件下观察到的较大摆动范围。平衡结果与认知任务难度无关联。综上所述，这些发现为本体感觉 acuity 的作用和年龄对双重任务表现的影响提供了基础性理解。
本研究证明了静态站立中双重任务平衡挑战的多维性质，强调踝关节运动觉 acuity 是影响其表现的一个因素。据报道，当健康成年人在坚实表面站立且视觉信息可用时，本体感觉信息约占维持平衡感觉贡献的70%；然而，在双重任务条件下或存在损伤或神经损伤时，感觉贡献可能不同。值得注意的是，研究样本量较小，结果可能因不同样本（如运动人群）或更大样本量而有所不同。这与研究中发现的年龄较大与身体摆动面积之间接近显著的关联相呼应。
身体摆动面积和摆动范围代表姿势控制行为的不同特征，可能不一定与本体感觉 acuity 同等相关。身体摆动面积反映COP随时间的整体离散程度，被认为是静态平衡任务中感觉运动整合效率的标志。相比之下，ML和AP摆动范围代表给定方向上的最大COP偏移。ML和AP摆动范围可能受生物力学约束的影响，如踝关节活动范围、下肢肌肉无力，或因慢性踝关节不稳导致的功能受损（发生在收缩性和非收缩性组织中）。此外，系统综述和荟萃分析表明ML和AP摆动范围随年龄增加。感觉运动整合是维持稳定COP轨迹所必需的，这可能解释了为什么踝关节运动觉较优者在双重任务条件下表现出较小的身体摆动面积，但不一定表现为最大摆动范围减小。
关于双重任务挑战对COP位移的影响，当前文献存在矛盾。理论上，通过主动肌-拮抗肌共激活增加肌肉活动而使肢体僵硬化可以在双重任务挑战期间改善表现（即减少身体摆动）。相反，已知引入双重任务会降低平衡表现（以更大身体摆动定义）。有观点认为，双重任务期间COP位移背后的驱动力是认知任务的难度，而非平衡任务的难度。当前研究发现认知任务难度与COP位移（摆动面积或范围）之间无关联。踝关节运动觉 acuity 较优与较小的身体摆动面积相关。较高的本体感觉技能可能改善平衡（即减少身体摆动），无论认知任务难度如何。无论大脑在双重任务平衡期间如何处理运动反应，研究结果表明踝关节运动觉较优的个体在双重任务条件下具有更好的控制身体摆动能力。
关于年龄和最大摆动范围的研究结果，一种可能的解释是老年人采用替代性运动反应来维持静态平衡。先前研究已确定年龄较大与姿势摆动增加相关。已知老年人与年轻人相比，以更大的跖屈-背屈共激活来维持直立姿势。这可能是由于快肌运动单位的选择性萎缩，或随年龄发生的中枢重组影响了实施适当精细运动反应的能力，导致选择踏步策略而非踝关节或髋关节策略进行平衡恢复。此外，老年人可能对在双重任务条件下进行调整的能力缺乏信心，导致夸张的预期性运动。然而，真正的解释可能是多因素的——涉及与自然衰老过程相关的生物力学、神经肌肉和心理变化的组合。
在整个数据收集过程中，明显的是闭眼任务比睁眼任务更具挑战性，导致任务失败率高于预期。这表明视觉是整体平衡表现的重要贡献者，这也得到先前文献的支持。对于回归模型，有必要移除闭眼数据，因为数据并非随机缺失，而是大多数缺失数据来自前后脚闭眼任务——研究方案中最困难的平衡任务。由于所有前后脚闭眼任务未在混合模型中分析，这可能引入对负重运动觉 acuity 与双重任务平衡表现之间关系解释的偏倚。由于最具挑战性的平衡足部位置未评估闭眼条件，跨功能性双重任务的普遍性可能受到影响。虽然前后脚站立和闭眼的特定平衡组合不被视为典型或功能性，未来研究可考虑减少双重任务条件下的时间（例如从15秒减少至10秒），以减少当前方案引入的地板效应。此外，引入“对照”足部姿势可能有助于加强足部位置与各种任务条件之间的关系。
当前文献支持本体感觉 acuity 与一般平衡能力相关，然而，尚无先前的比较研究同时检验负重运动觉 acuity 和双重任务平衡表现。本研究的一个新颖方面是使用AMEDA量化本体感觉，其测试程序与其他常见本体感觉评估方法相比具有更高的生态效度。AMEDA需要高水平本体感觉，如Heroux等人所定义，即大脑必须有意识地解释肢体位置，然后使用另一个参照系（1至5的数字量表）进行定义。在负重位置测试踝关节运动觉 acuity 复制了日常任务中踝关节周围发生的动作和运动，而其他踝关节本体感觉 acuity 测试（即关节位置重现和被动运动检测阈值）仅限于更典型的开链测试方案。
虽然AMEDA在测量精度和标准化方面具有优势，但AMEDA尚未在实践环境中广泛可用，因为它最近才可供临床医生使用，且其成本在某些临床环境中可能过高，尽管该测试本身可以快速进行，使其在临床上可及。此外，研究人员未标准化AMEDA踝关节运动觉测试期间所穿衣物。裤子或其他衣物可能提供额外触觉输入，这可能影响运动觉敏感性，并随后影响AMEDA试验中的表现。然而，所有参与者均赤脚完成测试，因此足部和踝关节是标准化的。
本研究的一个局限性是许多参与者发现前后脚站立、闭眼任务过于困难，因此无法分析视觉的影响。年长参与者在某些任务中维持平衡的时间受限。研究人员通过缩短分析时间窗口来标准化平衡任务持续时间；这可能限制了平衡测量的准确性，因为对于健康队列已建议使用更长持续时间。下肢力量也可能影响维持前后脚站立较长时间的能力，未来研究应考虑纳入力量测量以确定其对双重任务条件下维持前后脚站立能力的影响。认知任务难度与平衡表现无关，并且在模型中也未调节AMEDA得分与平衡之间的关系。然而，研究人员未记录认知任务准确性，因此尚不清楚参与者是否采取了姿势优先策略，即牺牲认知准确性来维持稳定性。也可能认知任务尽管具有内在不同的难度水平，但对平衡表现的影响相似。或者，任务的物理方面（足部位置、视觉）对平衡表现有如此强烈的影响，以至于可能掩盖了不同认知负荷产生的较小效应。需要更大样本的进一步研究来确认这些初步发现，并探讨可能影响踝关节本体感觉与双重任务表现之间关系的其他因素，如疲劳或规律体力活动参与，这可能会揭示不同的发现。未来研究还可考虑纳入双重任务条件下单腿站立任务的分析，以进一步挑战平衡或研究踝关节本体感觉的左右差异及其对平衡的影响。在普遍性方面，研究人员评估了无神经系统或感觉障碍的健康成年人，如果将相同方案应用于这些人群，可能会预期不同结果。
结论
本研究发现提示踝关节本体感觉是双重任务条件下平衡表现的重要贡献因素。踝关节运动觉较好与静态站立双重任务期间身体摆动面积较小相关，且独立于年龄，表明运动觉较好者具有更好的控制身体摆动能力。年龄较大与最大摆动范围较大相关，表明衰老过程可能降低维持稳定性的能力。这些结果提供了踝关节运动觉与双重任务平衡表现相关的证据，提示踝关节本体感觉训练可能具有改善日常活动中平衡的潜力。未来研究需要确定踝关节本体感觉训练是否能改善双重任务平衡或影响跌倒风险。
伦理考量
这项横断面研究获得了纽卡斯尔大学人类研究伦理委员会的批准，方案编号为H-2022-0322。
参与同意
所有参与者在参与前均提供了自愿书面知情同意。
发表同意
所有参与者均提供了将其研究中捕获的数据结果发表的自愿书面同意。
利益冲突声明
作者声明了与研究、撰写和/或发表本文章相关的以下潜在利益冲突：作者Gordon Waddington是Prism Neuro Pty Ltd（一家澳大利亚知觉神经科学设备公司）的创始人和股东。
资金
作者披露了以下对本研究、撰写和/或发表的支持：Chris Kang获得澳大利亚政府研究培训奖学金的支持。
ORCID iD
Max T. Koch https://orcid.org/0009-0009-6860-7865
Chris J. W. Kang https://orcid.org/0009-0009-9635-261X
Gordon Waddington https://orcid.org/0000-0002-4306-9193
Suzanne J. Snodgrass https://orcid.org/0000-0003-3515-4758
