《Brain and Behavior》：Additional Effects of 1-Hz rTMS Combined With Tai Chi Chuan on Dual-Task Performance Among Older Adults With Sleep Disorders and MCI: An fNIRS-Based Randomized Controlled Trial
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目的：本研究旨在确定1-Hz重复经颅磁刺激（repetitive transcranial magnetic stimulation，rTMS）联合太极拳是否对伴睡眠障碍及轻度认知障碍（mild cognitive impairment，MCI）老年人的双任务
目的：本研究旨在确定1-Hz重复经颅磁刺激（repetitive transcranial magnetic stimulation，rTMS）联合太极拳是否对伴睡眠障碍及轻度认知障碍（mild cognitive impairment，MCI）老年人的双任务表现产生附加效应，并探索潜在的脑血流动力学机制。
方法：将110名伴睡眠障碍及MCI的老年人随机分配接受6周的1-Hz rTMS或假刺激联合太极拳干预。在基线和干预后评估双任务表现、步态与平衡结局，以及使用功能性近红外光谱（functional near-infrared spectroscopy，fNIRS）测量的任务诱发脑血流动力学反应和功能连接。
结果：与假刺激相比，活性rTMS联合太极拳显著改善了双任务表现（p = 0.005）。在双任务过程中，在左侧背外侧前额叶皮层（dorsolateral prefrontal cortex，DLPFC）和额极观察到了更大的激活（均p = 0.003），同时前运动区与额极之间（p < 0.001）、前运动区与眶额皮层（orbitofrontal cortex，OFC）之间（p = 0.001）的连接更强。左侧DLPFC激活的变化与减法准确率的变化相关（r = 0.313，p = 0.034）。此外，右侧DLPFC–右侧OFC连接的变化与减法准确率的变化相关（r = 0.382，p = 0.009）。
结论：在太极拳基础上，1-Hz活性rTMS比假rTMS更能改善伴睡眠障碍及MCI老年患者的双任务表现。观察到的前额叶和前运动区激活及功能连接的变化可能有助于这种附加效应。
试验注册：中国临床试验注册中心（ChiCTR2200063274）。注册于2022年9月2日。
**1-Hz重复经颅磁刺激联合太极拳对伴睡眠障碍及轻度认知障碍老年人双任务表现的附加效应——基于fNIRS的随机对照试验解读**
**1 研究背景与问题**
日常生活中，许多活动需要在双任务条件下完成，要求个体同时将注意力分配给竞争性的运动和认知需求。双任务表现涉及调节行为的高级认知过程，常用于评估注意力分配能力。睡眠障碍可通过损害类淋巴清除功能、扰乱神经元功能和区域间通信，进一步削弱注意力控制。轻度认知障碍（mild cognitive impairment，MCI）同样与执行功能和工作记忆缺陷相关，可能限制其在运动和认知并发需求下的表现。睡眠障碍与MCI共存时，可能通过对执行控制和额叶-运动区通信的汇聚效应，加重双任务损害。
太极拳是一种中国传统心身运动，整合了肌肉骨骼、感觉和认知过程，涉及重心转移、体重移动、躯干旋转和手眼协调等控制性自发动作。与主要改善有氧能力或肌力的运动方案相比，太极拳同时涉及平衡控制、运动规划、认知加工和心身协调。研究表明太极拳可能改善老年人的认知-运动控制和双任务表现，但运动复杂性、健康限制、课程可及性和社会支持不足可能限制其持续练习。
近年来，研究者开始将太极拳与非侵入性脑刺激技术相结合，包括重复经颅磁刺激（repetitive transcranial magnetic stimulation，rTMS）和经颅直流电刺激。低频rTMS作用于背外侧前额叶皮层（dorsolateral prefrontal cortex，DLPFC）可调节分布性皮层网络内的神经活动和可塑性，可能补充太极拳提供的认知-运动训练。研究人员此前的随机试验发现，在常规太极拳方案中增加1-Hz rTMS比假rTMS联合相同太极拳方案更能改善睡眠质量和认知功能。然而，rTMS联合太极拳对伴睡眠障碍及MCI老年人双任务表现的影响及其神经影像学机制尚未完全阐明。因此，研究人员假设1-Hz rTMS联合太极拳可对这类人群的双任务表现产生附加效应，且双任务表现的改变与额叶和运动区内激活和功能连接的变化相关。
**2 研究方法概述**
该研究为一项双盲、假对照、评估者设盲的随机临床试验，在中国一所大学附属医院开展。研究经福建中医药大学附属康复医院伦理委员会批准（批准号：2022KY-024-01），并在中国临床试验注册中心注册（ChiCTR2200063274）。研究人员从858名筛查者中纳入110名符合标准的老年人，随机分为实验组（太极拳+1-Hz rTMS）和对照组（太极拳+假rTMS），各55人。最终分析纳入实验组51人、对照组52人。纳入标准为60–75岁、符合睡眠障碍诊断标准和Petersen的MCI标准。样本来自中国福州社区。干预方案为6周太极拳训练（每周5次，每次60分钟，杨氏24式）联合rTMS（20分钟/次，每周5次，1-Hz连续刺激，共1200个脉冲/次）。主要关键技术包括：基于个体T1结构像的神经导航精准定位右侧DLPFC靶点；采用功能性近红外光谱（functional near-infrared spectroscopy，fNIRS）测量双任务步行时的皮层血流动力学反应和功能连接；使用Homer2工具箱和NIRS-KIT建立一般线性模型（general linear model，GLM）计算激活β值并分析通道间功能连接。
**3 研究结果**
**3.1 受试者特征**
两组受试者的基线人口学和临床特征具有可比性，包括年龄、性别、教育程度、高血压、高脂血症、老年抑郁量表-15（Geriatric Depression Scale-15，GDS-15）、汉密尔顿抑郁量表（Hamilton Depression Rating Scale，HAMD）、蒙特利尔认知评估（Montreal Cognitive Assessment，MoCA）、匹兹堡睡眠质量指数（Pittsburgh Sleep Quality Index，PSQI）、双任务准确率和简短平衡评价系统测试（Brief-Balance Evaluation Systems Test，Brief-BESTest）评分均无显著组间差异。
**3.2 双任务表现（连续减7）**
主要终点为双任务行走条件下连续减7准确率的变化。6周干预后，实验组双任务准确率的变化显著大于对照组（p = 0.005），干预后准确率也显著高于对照组（p < 0.001）。此外，实验组干预后总回答次数（p = 0.023）和正确回答次数（p = 0.001）均高于对照组，正确回答次数的增加幅度也更显著（p = 0.038）。
**3.3 步态平衡表现**
实验组Brief-BESTest评分从基线到干预结束显著增加（p < 0.001），且改善幅度显著大于对照组（p = 0.021），表明联合干预对步态平衡能力的改善具有附加效应。
**3.4 睡眠质量**
6周干预后，实验组PSQI评分显著低于对照组（p < 0.001），PSQI评分降低幅度也显著大于对照组（p < 0.001），说明实验组睡眠质量改善程度明显优于对照组。这一结果与研究人员团队既往研究一致。
**3.5 β值（脑区激活）**
通过fNIRS检测发现，6周干预后，实验组在通道22（左侧DLPFC）、通道32（额极区）和通道35（右侧额下回）的激活值变化显著大于对照组（分别p = 0.003、p = 0.003、p = 0.004），且经错误发现率（false discovery rate，FDR）校正后仍显著。其余通道β值无显著组间差异。
**3.6 功能连接**
功能连接分析显示，实验组在右侧前运动皮层-额极（通道1-38）、右侧前运动皮层-左侧眶额皮层（通道1-44）、右侧DLPFC-右侧眶额皮层（通道26-41）和右侧DLPFC-左侧眶额皮层（通道26-44）四对通道功能连接强度的变化显著大于对照组（p均小于0.001或等于0.001），经FDR校正后仍显著。
**3.7 相关分析**
相关分析结果显示，左侧DLPFC（通道22）β值变化与双任务准确率变化（r = 0.313，p = 0.034）和Brief-BESTest评分变化（r = 0.308，p = 0.038）呈正相关。右侧额下回（通道35）β值变化与双任务准确率变化呈正相关（r = 0.297，p = 0.045）。右侧前运动皮层-额极（通道1-38）连接变化与Brief-BESTest评分变化呈正相关（r = 0.482，p = 0.001）。右侧DLPFC-右侧眶额皮层（通道26-41）连接变化与连续减7准确率变化呈正相关（r = 0.382，p = 0.009）。
**4 讨论与结论**
讨论部分指出，实验组双任务表现和平衡能力的更大改善与既往关于rTMS可增强老年人运动认知干预效果的证据一致。认知资源理论认为，并发运动和认知任务竞争有限注意力资源，成功的双任务表现需要灵活分配这些资源。睡眠障碍可能通过损害类淋巴清除功能、阻碍神经毒性代谢物清除，进而影响执行控制和注意力分配。实验组睡眠质量的更大改善提示活性rTMS可能部分支持睡眠相关的脑清除过程，有助于保留双任务控制所需的执行资源。
在脑血流动力学机制方面，实验组左侧DLPFC激活显著增强，且该激活变化与双任务减法和平衡表现改善呈正相关，表明活性rTMS联合太极拳可能促进了双任务期间左侧DLPFC的募集，支持注意力分配和平衡表现。尽管1-Hz rTMS传统上被描述为抑制性刺激，但该描述主要基于运动皮层刺激后皮质脊髓兴奋性的瞬时变化，不能直接外推至重复DLPFC刺激后的任务诱发血流动力学活动。实验组右侧DLPFC与眶额皮层连接增强，可能反映注意选择和执行控制之间的更紧密协调，支持更灵活的注意力资源分配。右侧前运动皮层与额极连接增强与Brief-BESTest改善相关，表明活性rTMS可能加强了前运动-前额叶耦合，改善了平衡表现。
研究局限性包括：两臂设计未包含单纯太极拳组、单纯rTMS组或非运动对照组，无法确定太极拳和rTMS的独立效应及交互作用；尽管采用了假rTMS、匹配干预时间表、标准化太极拳监督和盲法评估以减少安慰剂和期望效应，仍不能完全排除残余期望效应；不同rTMS参数的剂量-反应关系和机制仍不清楚；fNIRS仅覆盖前额叶和前运动皮层，未来应扩展皮层覆盖范围和分析方法。
结论：在伴睡眠障碍及MCI的老年人中，接受1-Hz rTMS联合太极拳的实验组在双任务表现和平衡能力方面比对照组有更大改善。fNIRS分析显示左侧DLPFC激活增强、右侧DLPFC与眶额皮层之间以及右侧前运动皮层与额极之间的功能连接增强。这些血流动力学变化与双任务准确率和Brief-BESTest评分的改善相关，可能反映前额叶和前运动-额叶网络的调节。研究结果支持rTMS联合太极拳作为改善该人群认知-运动功能的潜在策略。
