李秀娟，殷恒嬋，崔 蕾，王 源，李 靜，申其淇，李昀霏，王東嶺，張靜怡，羅 銳

抑制功能（Inhibition Function），是指認知過程中有意識地對自動的、占主導地位的、優(yōu)勢反應的抑制[1]。抑制功能是執(zhí)行功能3 個子功能之一，也是大腦的重要核心功能之一。抑制功能存在的主要形式是有意識地對自動的、占主導地位的、優(yōu)勢反應的抑制。大學生抑制功能不良會引發(fā)一系列神經(jīng)功能紊亂以及行為和情緒問題，這些問題會嚴重影響個體的社會成就和生活質量[2-7]。如何提升抑制功能正成為多學科研究的前沿。

運動心理學領域關于運動對抑制功能促進作用的研究與日俱增，如有學者從行為學角度研究籃球、花樣跳繩、武術操、功率自行車、恰恰舞、跆拳道、羽毛球、乒乓球和健美操等運動項目對抑制功能的促進作用，發(fā)現(xiàn)運動后反應時縮短、正確率提高[8-11]。近幾年，逐漸有學者運用ERP 技術研究功率自行車、健身健美和武術長拳套路對抑制功能促進作用的神經(jīng)機制；縱向研究發(fā)現(xiàn)，中等強度功率自行車干預后，N2、P3振幅均顯著增大[12]；橫向研究發(fā)現(xiàn)，健美操組比武術套路組N2振幅顯著增大，健美操組與武術套路組P3振幅差異不顯著[13]。

太極拳不僅是中華民族珍貴的文化遺產(chǎn)，更是中華民族的優(yōu)秀傳統(tǒng)體育項目之一。國內外關于太極拳的研究呈逐年遞增趨勢，如有學者從行為學角度研究發(fā)現(xiàn)，24 式太極拳（6 周、7周、8 周、9 周、12 周）、42 式太極拳（12 周）等均可以改善個體的記憶功能[8，15-19]、執(zhí)行功能[14，17，22]和注意等認知功能[16，18，24，27-33]。有學者運用ERP和靜息態(tài)腦電（resting EEG）技術發(fā)現(xiàn)，24式太極拳運動后P3 振幅增大[34]，β 波功率值升高，θ 波、δ 波功率值降低[35]，表明太極拳可以改善個體的神經(jīng)電生理活動。但是以往這些套路動作路線變化多，某些動作在套路中重復次數(shù)多，完整練習一遍所用時間長，且短時間內不易掌握。

為貫徹落實“健康中國”國家戰(zhàn)略，促進人類身心健康，進一步推進太極拳的科學化、健康化和國際化發(fā)展。北京師范大學呂韶軍教授本著科學化、規(guī)范化和簡易化的原則，以太極拳的理論構成、鍛煉的基本法則和鍛煉的核心要素為指導，從各流派太極拳中共性的、最為核心的“八法五步”技術入手，采用太極拳常見的“樁功”和“行功”2 種鍛煉形式，通過系統(tǒng)的提煉和整理而創(chuàng)編的太極拳普及套路。太極（八法五步）具有文化性、健身性和簡易性等優(yōu)點，比以往的套路鍛煉時間短、精度高，其價值功能是多元立體化的，具有較高的生態(tài)效益。

基于此，本文旨在運用ERP技術，探討短時太極（八法五步）對抑制功能的促進作用，揭示太極（八法五步）對抑制功能促進作用的神經(jīng)機制，為太極（八法五步）的推廣提供理論和實踐支持。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

經(jīng)篩查招募大學生被試12 名（男6 名，女6 名），平均年齡（22±2）歲。篩查招募標準：在校大學生，右利手，漢族，無神經(jīng)精神障礙及遺傳病史，且目前精神狀況良好；無藥物濫用，無重大軀體疾病，無腦部損傷史；視力正常或矯正后正常，無色盲色弱；能按時參加并認真完成試驗并簽署腦電試驗被試知情同意書。本試驗獲北京師范大學認知神經(jīng)科學與學習國家重點實驗室腦成像中心倫理與人體保護委員會批準。

1.2 研究方法

1.2.1 太極（八法五步）運動干預方案 （1）太極（八法五步）套路。太極（八法五步）是呂韶鈞教授以太極拳的理論構成（哲理、醫(yī)理、拳理）、鍛煉的基本法則（松、靜）和鍛煉的核心要素（形、意、氣）為指導，創(chuàng)編的太極拳推廣套路。

理論構成：在哲理上，太極拳強調的是陰陽的對立統(tǒng)一；在醫(yī)理上，太極拳注重的是經(jīng)絡的通暢；在拳理上，太極拳則追求的是攻守兼?zhèn)?，即太極拳是一個追求“平衡”的拳術，這種平衡絕不是物理層面上的平衡，而是一種整體的平衡觀。

鍛煉的基本法則：太極拳鍛煉必須要恪守“松”和“靜”的基本法則，“松”是針對外在的身體而言的，而“靜”則是針對內在的心理而言的。“松”是完成太極拳姿勢正確、周身協(xié)調、動作舒展、轉換圓活的基礎和保證；“心靜”是指在練拳過程中，排除任何雜念，思想集中，精神貫注，做到專心練拳，從而使練拳者，處于一種高度安靜，輕松舒適的練拳狀態(tài)，從而全神貫注地不斷用意來引導每一個動作，使其正確、圓活、飽滿地完成動作。

鍛煉的核心要素：形、氣、意三要素是太極拳鍛煉的核心要素，即在太極拳鍛煉過程中要學會“練形”“運氣”“用意”。首先，“形”是指在太極拳練習中所采取的符合拳理要求的、正確的太極拳動作姿勢。因此“形”的規(guī)格正確與否，直接影響著太極拳的鍛煉質量和效果。其次，“氣”是指在太極拳的鍛煉中強調呼吸的配合，要求“氣沉丹田”“貴慢柔而養(yǎng)氣”等，慢柔形于外，養(yǎng)氣蘊于內，達到強身治病的目的。最后，“意”則是指太極拳的鍛煉要求做到“以意導氣、以氣運身”“用意不用力”等，它是強調練拳者要全神貫注地用意識來引導每一個動作，完成太極拳的練習。

套路動作名稱：呂韶鈞教授從各式太極拳中共性的、最為核心的“八法五步”技術入手，“八法”，即掤、捋、擠、按、採、挒、肘、靠8 種手法，“五步”即進、退、顧、盼、定5 種步法，進行系統(tǒng)的提煉和整理，形成一套易學易練太極拳普及新套路。

套路在動作、路線、方向上非常講究對稱，所以共32個動作，動作名稱具體如下：起勢；左掤勢；右捋勢；左擠勢；雙按勢；右採勢；左挒勢；左肘勢；右靠勢；右掤勢；左捋勢；右擠勢；雙按勢；左採勢；右挒勢；右肘勢；左靠勢；進步左右掤勢；退步左右捋勢；左移步左擠勢；左移步雙按勢；右移步右擠勢；右移步雙按勢；退步左右採勢；進步左右挒勢；右移步右肘勢；右移步右靠勢；左移步左肘勢；左移步左靠勢；中定左右獨立勢；十字手；收勢。

（2）太極（八法五步）運動干預方案。運動項目：太極（八法五步）。強度：采用國內、外通用的中等強度有氧運動標準：HR=（220－年齡）×60%-69%[32，36-37]，運動強度控制在中等強度。運動持續(xù)時間：60 min，包含10 min 準備活動、10 min 整理活動、40 min 太極八法五步練習。完整練習一遍太極（八法五步）需要3 min，共循環(huán)練習11～14 遍左右，持續(xù)時間40 min 左右。運動頻率：1次。

1.2.2 抑制功能測量 采用陳愛國，殷恒嬋等開發(fā)的抑制功能測量工具Flanker任務，測量大學生的抑制功能，并同步采集ERP數(shù)據(jù)。被試舒適地坐在光線較暗、安靜的實驗室內，眼睛與電腦屏幕中心的距離為50 cm，并處于一條水平線上，左手食指放于鍵盤的“S”鍵，右手食指放于“L”鍵，按鍵數(shù)目進行左右手平衡。正式測試前，被試先進行任務練習，正確率≥85%進入正式測試。任務中“+”呈現(xiàn)時間為1000 ms，“＞＞＞＞＞”“＜＜＜＜＜”“＜＜＞＜＜”“＞＞＜＞＞”，箭頭呈現(xiàn)的時間是1000 ms。共2 個block，每個block 包含100個trial（一致條件和不一致條件各50個trial）（見圖1）。抑制功能的反應時等于不一致條件任務的反應時減去一致條件任務的反應時。反應時越小，代表被試抑制功能水平越高。

圖1 Flanker任務流程圖Figure1 Flanker Task Flow Chart

1.2.3 ERP數(shù)據(jù)采集及預處理 采用美國Neuroscan公司生產(chǎn)的32 導腦電儀采集被試的ERP 數(shù)據(jù)，按國際10/20 系統(tǒng)進行采集。具體參數(shù)如下：采樣率1000 Hz/通道，AC 采集，放大器噪聲≤2 μVpp，濾波0.05～200 Hz，共模抑制比110dB。

數(shù)據(jù)預處理步驟：使用MATLAB 中的EEGLAB、FIELDTRIP進行數(shù)據(jù)處理。將原始數(shù)據(jù)導入EEGLAB工具箱；設置參考電極，將全腦平均設置為參考電極；濾波參數(shù)高通濾波設置為0.1 Hz、低通濾波設置為30 Hz；運用ICA 技術將眨眼或眼漂帶來的肌電影響進行獨立成分分析，并剔除眼電、眼瞟；以刺激出現(xiàn)前500 ms 到刺激出現(xiàn)后1000 ms 進行分段；所有ERP基線校正為-500 ms。

1.2.4 感興趣區(qū)及指標選取 依據(jù)以往研究，與抑制功能相關的ERP成分主要有N2[33，34，39]、P3（尤其是P3b）[34-35]等，N2多分布于前額葉[35-36，45]，P3多分布于頂枕葉[46]。所以本文主要選擇前額葉N2、頂枕葉P3作為指標。選擇所有被試前額葉（電極：F3、Fz、F4）N2的平均振幅以及頂枕葉（電極：P3、Pz、P4）P3的平均振幅。

1.3 試驗程序

本試驗為完全被試內設計，所有被試在不同日期（間隔時間≥7天）的同一時間完成2次測試以消除生物節(jié)律和運動疲勞的影響。被試參加2個部分試驗采用ABBA法平衡消除潛在的順序效應（見圖2）。

圖2 試驗流程圖Figure2 Experimental Flow Chart

1.4 統(tǒng)計學分析

采用SPSS21.0 進行行為學數(shù)據(jù)分析，采用MATLAB、EEGLAB、FIELDTRIP進行ERP數(shù)據(jù)處理和分析。

2 結果與分析

2.1 運動強度監(jiān)控結果與分析

干預過程中，采用polar表分別記錄12名被試在安靜時、運動20 min、運動40 min、運動60 min和運動后基礎心率5個時間點的心率，為準確監(jiān)控運動強度提供保障。運動干預過程中，被試平均心率為123.33 次/min，即達到了最大心率的62.28%左右，達到了運動干預方案要求的中等強度（見圖3）。

圖3 被試平均心率監(jiān)控圖Figure3 Average Heart Rate for Each Subject

2.2 短時太極（八法五步）干預前后抑制功能反應時差異的結果與分析

對短時太極（八法五步）干預前后12 名大學生的行為學數(shù)據(jù)（反應時）進行配對樣本T檢驗（見表1）。

表1 干預前后抑制功能反應時t檢驗結果（M±SD）Table 1 The Reaction Time of Inhibition Function Pre-and Post-T-tes（tM±SD）

在一致條件任務上，對干預前后一致條件任務反應時進行配對樣本T檢驗發(fā)現(xiàn)，干預前后一致條件任務反應時具有邊緣顯著性差異[t（11）=2.119，r2pb=0.2899，P=0.058]，干預后較干預前一致條件任務反應時降低，即短時太極（八法五步）干預對一致條件任務起到了一定的促進作用。

在不一致條件任務上，對干預前后不一致條件任務反應時進行配對樣本T檢驗發(fā)現(xiàn)，干預前后不一致條件任務反應時具有邊緣顯著性差異[t（11）=2.158，r2pb=0.2974，P=0.054]，干預后較干預前不一致條件任務反應時降低，表明干預對不一致條件任務起到了一定的促進作用。

在抑制沖突任務上，抑制沖突反應時等于不一致條件任務反應時減去一致條件任務反應時。對干預前后抑制功能沖突反應時進行配對樣本T檢驗發(fā)現(xiàn)，干預前后抑制沖突反應時不具有顯著性差異[t（11）=1.340，r2pb=0.1403，P=0.207]，但是干預后較干預前抑制沖突反應時有降低趨勢，表明干預對抑制功能有促進的趨勢。

2.3 短時太極（八法五步）干預前后N2、P3振幅差異的結果與分析

與反應抑制功能相關的ERP成分主要有N2[33-34]、P3（尤其是P3b）[34-35]等。N2 多分布于前額葉[35-36]，P3 多分布于頂枕葉[37]。N2、P3 與抑制功能密切相關，本文主要選擇前額葉N2、頂枕葉P3作為統(tǒng)計檢驗的指標。

2.3.1 干預前后一致條件任務前額葉N2振幅差異的結果與分析 本文選擇前額葉電極F3、Fz、F4，分別對其干預前后完成一致條件任務時誘發(fā)的N2振幅進行配對樣本T檢驗。

干預前后一致條件任務前額葉N2 振幅具有顯著性差異[t（11）=-2.270，r2pb=0.1372，P=0.038＜0.05]，干預后較干預前N2 振幅顯著增大，表明干預促進大腦在完成一致條件任務時，產(chǎn)生電壓值增高（見圖4）。

圖4 干預前、后一致條件任務N2對比圖Figure4 The Comparison of N2 Amplitude（Congruent）in Pre-and Post-test

N2成分的振幅較高，截取N2波峰的時間窗后（0.277～0.32 s）可畫出地形圖（見圖5）可知，N2成分主要分布于前額葉，且干預后前額葉激活較強，表明在完成同樣的任務時，產(chǎn)生的電壓值增高，原因可能是單位時間內大腦募集的神經(jīng)元數(shù)目增多。

圖5 干預前后一致條件任務N2分布圖Figure5 The Topographic Distribution of N2 Amplitude（Congruent）in Pre-and Post-test

2.3.2 干預前后不一致條件任務前額葉N2振幅差異的結果與分析 選擇前額葉的F3、F4、Fz，分別對其干預前后完成不一致任務時誘發(fā)的N2平均振幅進行配對樣本T檢驗。

干預前后不一致條件任務前額葉N2振幅具有顯著性差異[t（11）=-2.145，r2pb=0.2949，P=0.049＜0.05]，干預后較干預前前額葉N2振幅顯著增大，表明完成認知任務時產(chǎn)生電壓值增高，可能是因為干預促進大腦在完成不一致條件任務時單位時間內募集神經(jīng)元數(shù)目增加，解決沖突的能力增強（見圖6）。

圖6 干預前后不一致條件任務N2對比圖Figure6 The Comparison of N2 Amplitude（Incongruent）in Preand Post-test

截取N2的波峰時間窗（0.265～0.323 s）繪制出地形圖，可見與干預前相比，干預后前額葉區(qū)域激活較強（見圖7）。

圖7 干預前后不一致條件任務N2分布圖Figure7 The Topographic Distribution of N2 Amplitude（Incongruent）in Pre-and Post-test

2.3.3 干預前后一致條件任務頂枕葉P3振幅差異的結果與分析 選擇頂枕葉的P3、Pz、P4，分別對其干預前后完成一致任務時誘發(fā)的P3平均振幅進行配對樣本T檢驗。

干預前后一致條件任務頂枕葉P3 振幅差異不具有顯著性[t（11）=2.006，r2pb=0.2678，P=0.07＞0.05]，干預后較干預前頂枕葉P3振幅有增大趨勢，表明干預后完成任務時產(chǎn)生電壓值增高。

2.3.4 干預前后不一致條件任務頂枕葉P3振幅差異的結果與分析 選擇頂枕葉的P3、Pz、P4，分別對其干預前后完成不一致任務誘發(fā)的P3平均振幅進行配對樣本T檢驗。

干預前后不一致條件任務頂枕葉P3 振幅差異具有顯著性[t（11）=-2.822，r2pb=0.4199，P=0.013＜0.05]，干預后較干預前頂枕葉P3 振幅有顯著增大，表明干預后完成任務時產(chǎn)生電壓值增高（見圖8）。

圖8 干預前后不一致條件任務P3對比圖Figure8 The Comparison of P3 Amplitude（Incongruent）in Preand Post-test

3 討 論

3.1 短時太極（八法五步）對大學生抑制功能反應時的影響

本研究發(fā)現(xiàn)，短時太極（八法五步）干預后較干預前大學生抑制功能反應時不具有顯著性差異，但是有降低的趨勢。前人研究表明，短時中等強度有氧運動可以改善抑制功能，主要體現(xiàn)在抑制功能的反應時縮短、正確率提升2 方面[35，39，40-43，54]。本研究結果與前人一致。太極（八法五步）對抑制功能有一定促進作用的原因可能有以下幾種。

抑制功能存在的主要形式包括阻止與情境不適合的優(yōu)勢反應進入；終止被部分激活但與目標無關的信息進入；抑制不相關信息的激活[44]。太極（八法五步）鍛煉的基本法則“心靜體松”，要求練習者有效抑制占主導地位的優(yōu)勢反應模式，加強對骨骼、肌肉、關節(jié)、韌帶運動的方向、角度、力度、速度等的控制。太極（八法五步）鍛煉的核心要素“形、意、氣”，要求練習者專注當下、身心合一，抑制大量無關信息的介入。太極（八法五步）干預前要求練習者入靜、排除雜念和高度專注，以及連貫、緩慢、圓弧和勻速的運動，練習者的神經(jīng)控制逐漸朝“向我”發(fā)展的同時，有意識地阻斷（抑制）“非我”的外來刺激，不斷純化皮層神經(jīng)元的活動[45]。

太極（八法五步）在動作上對抑制功能有促進作用。如在完成“起勢”到“左掤勢”的過程中，左手需由掌心朝下翻轉至掌心朝內且正對身體中線，手指尖朝正右方，控制手掌心的位置防止偏左（右）、偏上（下）、偏前（后），控制左手手掌心角度，防止掌心過度翻轉或翻轉不夠。同時，右手向右下方緩慢下按，按于右胯旁，距右胯約一拳的距離，手掌心向下、手指尖朝正前方，腕關節(jié)、肘關節(jié)均彎曲（約135°），右手在完成動作時需控制腕關節(jié)、肘關節(jié)的弧度防止過度彎曲或伸直。左右手同時完成不同的動作，是一種相互干擾，需大腦抑制“左右手同步活動”的優(yōu)勢反應。左右手完成動作的同時要做到配合呼吸且“眼隨手動”，需抑制大量無關信息的介入。經(jīng)過60 min的反復強化，抑制功能有了一定的提高，因此在練習太極（八法五步）的過程中促進了大學生抑制功能朝積極方向改善。

3.2 短時太極（八法五步）對大學生抑制功能N2、P3的影響

N2是分布于前額葉與執(zhí)行控制、沖突監(jiān)督密切相關的一個成分[46-53]，N2 振幅越大，解決沖突的能力越強[46，53-54]。在解決沖突任務時，P3 振幅越大代表注意資源分配越多[55]，并且短時有氧鍛煉可以增大P3 的振幅[56-60]。本研究證明干預后較干預前N2、P3振幅顯著增大，這與前人研究結果一致。

太極（八法五步）干預后，較干預前前額葉N2振幅、頂枕葉P3振幅均顯著增大，表明在完成認知任務時大腦產(chǎn)生電壓值增高，原因可能是干預促進大腦在完成抑制功能任務時單位時間內募集神經(jīng)元數(shù)目增多，解決沖突的能力增強，注意資源分配能力增強，激活了大腦皮層神經(jīng)元的自發(fā)放電活動。

大腦皮層神經(jīng)元放電從無序狀態(tài)轉換到有序狀態(tài)，即大腦神經(jīng)元群在空間上排布更加有序，時間上更加同步化。因此，大腦皮層神經(jīng)元興奮與抑制的自主協(xié)調能力增強，注意資源分配能力增強，進而改善了大學生的抑制功能。

4 結 論

短時太極（八法五步）干預對大學生抑制功能具有改善作用，其神經(jīng)機制是前額葉N2振幅顯著增大，頂枕葉P3振幅顯著增大。

本研究證明短時太極（八法五步）干預對大學生的抑制功能反應時有一定的促進作用，在此基礎上可做長期的運動干預。本研究同時驗證了短時太極（八法五步）干預后較干預前N2、P3振幅增大，在以后的研究中可以從溯源和腦功能連接、微狀態(tài)和格蘭杰因果等角度入手，深度挖掘數(shù)據(jù)的信息，探討運動干預的腦機制并驗證運動干預的有效性。