多指力缺陷与双任务测试揭示年龄相关握力减弱的神经贡献

《GeroScience》：Neural contributions to age-related handgrip weakness revealed by multi-finger force deficit and dual-task testing

　　

握力（handgrip strength, HGS）被认为是少肌症（sarcopenia）的主要特征。低握力与发病率、残疾和死亡率密切相关。然而，年龄相关握力下降背后的神经机制尚未完全阐明。多指力缺陷（multi-finger force deficit, MFFD）反映了中枢神经系统在全力握持过程中协调手指激活的能力，为评估这些神经贡献提供了一种创新方法。先前MFFD研究已推断出神经对握力的贡献，但这假设多指测力法能够捕获与常规HGS相关的协调过程。由于先前的实验范式采用非标准的手/前臂姿势，且通常研究较年轻的、高功能的老年人，MFFD与年龄相关无力之间的临床相关性仍不确定。因此，研究人员测试了年轻成年人（n=12；23.7±1.7岁）和显著年长的成年人（n=10；80.3±8.8岁），使用模拟传统HGS评估的仿生装置，并检查在认知要求较高的双任务条件下HGS是否改变。与年轻成年人相比，老年人表现出HGS降低48.8%、MFFD增大（25.8±11.4% vs. 16.5±7.1%；p<0.05），且在持续朗读时HGS表现较低（17.7±6.7 kg vs. 29.8±9.2 kg；p<0.001）。此外，当数据跨手合并时，少肌症老年人比非少肌症老年人表现出更高的MFFD（33.4±8.6% vs. 18.0±8.3%；p=0.021）。这些发现表明，年龄相关HGS降低部分归因于神经机制。MFFD可能代表多指储备的候选行为标志物，但其预测和临床效用需要验证。

**年龄相关握力减弱的神经贡献：来自多指力缺陷与双任务测试的证据**

**一、研究背景与目的**

年龄相关的肌肉力量下降是导致老年人活动能力下降、残疾和过早死亡的重要因素。握力（handgrip strength, HGS）是衰老相关功能衰退和不良健康结局的稳健临床标志物，已被广泛用作少肌症（sarcopenia）的核心诊断特征。然而，HGS通常被视为肌肉力量产生能力的粗略指标，忽略了其背后复杂的神经协调机制。最大握力测试涉及多根手指协同收缩，需要中枢神经系统（central nervous system, CNS）对前臂和手部近40条肌肉进行精确的神经控制。多指力缺陷（multi-finger force deficit, MFFD）定义为所有手指同时发力时产生的总力小于各手指单独发力之和的百分比，反映了CNS协调多指激活的能力。已有研究发现老年人MFFD高于年轻人，提示年龄相关握力下降可能部分来自中枢协调功能衰退。然而，既往MFFD研究多采用非标准手/前臂姿势，且样本多为较年轻、高功能的老年人，其临床相关性存在不确定性。为此，研究人员采用仿生多传感器握力测力计，模拟标准Jamar握力测试的姿势和生物力学条件，旨在验证MFFD在临床相关环境下是否可检测到，并检查认知负荷对握力的影响。

**二、研究设计与主要结论**

本研究为概念验证性横断面研究，共纳入12名年轻成年人（23.7±1.7岁）和10名明显年长的老年人（80.3±8.8岁），其中包括部分符合EWGSOP2临床虚弱阈值（低握力）的个体。研究人员使用定制多传感器握力测力计（与Jamar测力计有强相关性），测量单指与四指最大自主收缩（maximum voluntary contraction, MVC）力，计算MFFD；同时采用连续朗读（reading aloud, RA）和视觉空间Go/No-Go（visuospatial Go/No-Go, VG/NG）两种双任务范式评估认知-运动干扰。结果显示，老年人HGS比年轻人低48.8%，MFFD更大（25.8±11.4% vs. 16.5±7.1%，p<0.05）；在持续朗读任务中，老年人握力下降百分比显著高于年轻人。进一步分析显示，符合肌少症低握力阈值的老年人MFFD显著高于非肌少症者（33.4±8.6% vs. 18.0±8.3%，p=0.021）。这些发现支持年龄相关握力减弱部分源于神经机制，而非单纯肌肉力量不足。MFFD有望成为多指神经肌肉储备的行为标志物，但需要后续验证。该论文发表于《GeroScience》。

**三、主要关键技术方法**

研究人员从社区招募年轻（18–30岁）和老年人（≥65岁），并有意超量招募中老年和最高龄老年人；最终分析样本为12名年轻和10名老年人，研究经俄亥俄大学机构审查委员会批准（IRB-FY24-221）。定制多传感器握力测力计包含四个S型测力传感器，模拟Jamar测力计的生物力学设置；受试者分别用食指、中指、无名指和小指进行单指MVC，再进行四指同时发力的复合MVC，按公式计算MFFD。双任务范式包括持续朗读和视觉空间Go/No-Go任务。同时测量相邻手指激活（adjacent finger activation, AFA，即手指 enslaving）。功能评估包括SPPB、Trail Making Test和Purdue Pegboard Test等。统计方法包括混合设计方差分析、Sidak事后检验和Spearman相关分析，并用Benjamini–Hochberg法控制错误发现率。

**四、研究结果**

**描述性特征**：年轻人HGS显著高于老年人（F(1,20)=14.01, p=0.001），且在五次椅子坐立、四格方步测试、30米步行（常速和快速）等体能测试中表现更好；认知灵活性（Trail Making Test B-A）方面年轻人也显著优于老年人。

**Jamar与定制测力计的比较**：定制装置与标准Jamar测力计在优势手（r=0.87, p<0.001）和非优势手（r=0.90, p<0.001）均呈强相关，验证了仿生装置测量握力的效度。

**衰老对MFFD的影响**：混合设计ANOVA显示年龄组主效应显著，老年人MFFD高于年轻人（25.8±11.4% vs. 16.5±7.1%，p=0.031，η_p²=0.213）。探索性亚组分析发现，符合EWGSOP2低握力阈值的“肌少症”老年人MFFD显著高于非肌少症者（33.4±8.6% vs. 18.0±8.3%，p=0.021，η_p²=0.508），提示临床虚弱人群存在更严重的多指协调缺陷。

**MFFD的双手相关性**：全样本中优势手与非优势手MFFD显著相关（r=0.65, p<0.001）；分年龄组后，老年人双手MFFD显著相关（r=0.75, p=0.013），而年轻人无显著相关（r=0.44, p=0.155），提示老年人的MFFD可能反映个体层面的神经运动约束。

**MFFD与身体功能、认知和灵巧性的关系**：非优势手MFFD与四格方步测试时间（r_S=0.82, p_ADJ<0.001）、Trail Making Test B-A差值（r_S=0.57, p_ADJ=0.015）呈正相关，与快速步行速度（r_S=?0.66, p_ADJ=0.003）及Purdue Pegboard放置数（r_S=?0.49, p_ADJ=0.04）呈负相关；优势手均无显著关联。这些相关经年龄组混合计算，需谨慎解读。

**双任务对握力的影响**：混合设计ANOVA显示组别与任务条件存在显著交互作用（F(2,40)=4.516, p=0.017）。老年人连续朗读时握力较单任务降低约10%，而年轻人降低约6%；事后检验显示老年人RA条件显著低于正常条件（p=0.002），而VG/NG条件无显著变化；年轻人则相反，VG/NG条件显著降低（p=0.005），RA条件无显著差异。表明认知-运动干扰具有任务特异性。

**相邻手指激活（AFA）**：组别与手指间存在显著交互作用（F(3,60)=5.84, p=0.001）。老年人在食指、中指和无名指的AFA高于年轻人，而年轻人小指的AFA更高；各手指内AFA均存在年龄主效应（p<0.001）。功能灵巧性测试中，老年人完成时间显著长于年轻人（p<0.001）。

**五、讨论与结论**

研究结果表明，年龄相关握力减弱不仅涉及肌肉力量产生能力，还与中枢多指协调约束有关。MFFD增大可能反映皮层对多指并行输出指令的组建和缩放能力下降，尤其在临床虚弱老年人中更为突出。双任务干扰的差异提示握力表现具有上下文敏感性，且取决于次级任务的认知需求。AFA的年龄差异进一步支持老化伴随手指独立性降低的观点，但能否将AFA视为功能性障碍仍不确定。本研究的局限性包括样本量小、横断面设计无法做因果推断、非优势手相关分析未经年龄校正、以及未直接测量双任务下的MFFD。

总体而言，该概念验证研究证实，在模拟标准握力测试的条件下可检测到MFFD，且老年人群的MFFD显著增大，尤其是低握力（疑似肌少症）者。结论认为，MFFD可作为神经系统组装和缩放多指指令能力的行为学“压力测试”，在临床虚弱老年人中，皮质脊髓和运动神经元储备的减少可能加剧这一限制。未来需要在更大样本和纵向设计中验证MFFD的信度、效度及其超越常规HGS的增量信息，以期转化为临床评估工具。