增强主动肌间肌电相干性支持运动意象训练在衰老过程中改善力量稳定性

《Behavioural Brain Research》:Enhanced agonist intermuscular coherence supports improvements in force steadiness driven by motor imagery training during aging

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月26日 来源:Behavioural Brain Research 2.9

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   •我们测试了由运动表象训练(MIT)驱动的运动行为和神经生理学•年轻成年人和老年成年人完成了五次 MIT 训练•无论年龄如何,运动行为在多次训练中均有所改善•老年成年人而非年轻成年人在 MIT 后显示出神经生理适应•年龄相关的神经生理机制构成了 MIT 驱动的运动改善的基础引

  
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    我们测试了由运动表象训练(MIT)驱动的运动行为和神经生理学
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    年轻成年人和老年成年人完成了五次 MIT 训练
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    无论年龄如何,运动行为在多次训练中均有所改善
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    老年成年人而非年轻成年人在 MIT 后显示出神经生理适应
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    年龄相关的神经生理机制构成了 MIT 驱动的运动改善的基础

引言

衰老与神经肌肉功能下降有关,导致运动控制障碍和力量稳定性降低 [1], [2], [3]。具体来说,衰老导致皮质脊髓通路退化、感觉反馈整合受损以及突触输入改变,从而导致运动皮质到骨骼肌的神经振荡传导效率降低 [2], [4], [5]。恢复神经活动的改变对于防止衰老过程中的功能下降或改善运动行为和功能性表现至关重要。
特别是,成年人衰老与共拮肌之间 beta 频段的肌肉间相干性降低有关 [6], [7], [8]。肌肉间相干性量化肌肉之间的频率特异性耦合,通常用于推断其相应运动神经元群体存在共同的突触输入及其频谱特征 [9], [10], [11]。在稳态等长收缩期间,beta 频段(15-30 赫兹)的肌肉间相干性增加,反映了精确力量控制期间神经同步的增强 [12], [13],并与改善的运动行为(包括力量稳定性)相关 [14], [15], [16]。力量稳定性反映了相对于平均力量的力波动幅度,受运动单位群体输出变异性和运动神经元接收到的共同突触输入的影响,力量稳定性的改善与共同突触输入方差的减少相关 [17]。此外,老年成年人表现出共激活增加和肌肉协调模式改变,这表明他们采用了补偿策略以维持关节稳定性 [18], [19], [20]。维持关节稳定性对于保持老年人日常活动中的精确度、降低跌倒风险以及防止受伤尤为重要 [21], [22]。这强调了需要针对运动控制而非仅针对力量的干预措施,特别是那些可能影响皮质脊髓驱动和运动单位池内活动的干预措施。
运动表象训练(MIT;即不进行显式执行的心理运动模拟)代表了一种低成本且易于获取的方法,用于改善衰老过程中的运动表现(即力量稳定性)。MIT 很有前景,因为它激活了与显式运动共享的皮层运动网络,而不会引起外周疲劳(例如 [23], [24], [25])。MIT 导致皮质脊髓兴奋性和肌肉间相干性增加,改善运动行为,并促进运动学习 [26], [27], [28], [29], [30]。更具体地说,MIT 可能改善力量 [31], [32] 和关节活动范围 [33],而且有证据表明它也可能改善力量稳定性 [34]。然而,大部分证据来自对年轻健康成年人的研究;关于衰老过程中 MIT 的研究有限 [35]。在此研究中,老年女性在短期 MIT(一次训练)后观察到力量稳定性的改善;然而,重复 MIT 对力量稳定性的影响尚未得到研究。此外,衰老过程中 MIT 驱动的力量稳定性改善的潜在机制尚未得到充分探索。
因此,我们的主要目的是测试短期和长期 MIT 对老年和年轻成年人在肘关节屈曲和伸展等长自愿收缩期间肌肉间相干性和力量稳定性的影响。两组参与者(老年组和年轻组)进行
了涉及肘关节屈曲收缩的日常任务的五次 MIT 训练。在第一次和第五次 MIT 训练前后,我们评估了肘关节屈曲和伸展任务中的肌肉间相干性和力量稳定性(力量的变异系数;CV force)。我们首先假设五次 MIT 训练会导致 CV force 降低(即力量控制改善),且在老年成人中比年轻成人程度更大。部分复制 Calkins 等人(2025)的研究,我们也期望老年人在基线时相对于年轻人表现出较高的 CV force,但在一次 MIT 训练后两组的 CV force 都会降低。同样,我们预测在长期 MIT 后,共拮肌之间的 beta 频段肌肉间相干性会增加,而肘关节屈曲收缩期间共拮肌与拮抗肌之间的肌肉间相干性会减少。然而,与过去的研究一致,我们并不期望在短期 MIT(即单次训练内)后观察到肌肉间相干性的变化 [35]。
鉴于有证据表明运动训练可以诱导中枢介导的适应,并泛化到练习任务之外 [36], [37],考虑 MIT 是否促进迁移到未训练的运动也很重要。MIT 潜在神经认知机制的理论框架提出,当任务共享动作效果,特别是当感知成分保持不变时,应发生迁移 [38]。然而,这些预测主要基于运动技能学习的背景,其中抽象运动技能表征的生成和完善支持(效应器)迁移。虽然我们的力量稳定性任务严重依赖于低水平的神经肌肉过程,但作为探索性目标,我们试图调查迁移到拮抗运动(即 MIT 肘关节屈曲任务是否导致肘关节伸展任务的力量稳定性改善)的程度。如果 MIT 确实促进迁移,那么在 MIT 驱动的力量稳定性改善也应观察到肘关节伸展收缩期间(即与训练任务拮抗的运动)。

章节片段

参与者:

十二名健康年轻成年人(22.1 ± 4.7 岁,10 名女性)和十三名老年成年人(64.2 ± 9.3 岁,8 名女性)被招募参加本研究。如果参与者存在以下情况,将被排除在本研究之外:认知障碍定义为蒙特利尔认知评估得分低于 24 分 [39],因疼痛无法完成所需的收缩,患有当前或既往的肌病,或在过去

结果

所有参与者均纳入最终分析。排除后的平均试验次数在各组之间相似,无论是肘关节屈曲(MIT 前老年成年人:8.5 ± 1.6,MIT 前年轻成年人:8.5 ± 0.8;MIT 后老年成年人:4.1 ± 0.6;MIT 后年轻成年人:4.1 ± 0.7)还是伸展(MIT 前老年成年人:9.0 ± 1.6,MIT 前年轻成年人:9.7 ± 1.1;MIT 后老年成年人:4.6 ± 0.9;MIT 后年轻成年人:4.7 ± 0.5)收缩。所有五次

讨论

在本研究中,我们评估了短期和长期 MIT 是否改善了老年和年轻成年人的力量稳定性和 beta 频段肌肉间相干性。与我们的主要假设一致,我们发现两组人在五次 MIT 训练后力量稳定性均有所改善;然而,老年成年人显示出更大的改善幅度,并伴有共拮肌肌肉间相干性的增强。支持先前文献,我们也发现短期 MIT 导致了力量稳定性的改善

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系,这些利益或关系可能影响本文报告的工作

致谢

JM 由 Michael Smith Health Research BC (MSHRBC) 的培训奖励支持。SK 由 MSHRBC 和 Heart and Stroke Foundation 的早期职业生涯奖励支持。

披露声明

作者没有需要声明的潜在利益冲突
Justine R. Magnuson|Marlo A. Spence|Jennifer M. Jakobi|Sarah N. Kraeutner
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