《PLOS One》：Neuromuscular screening and cognitive function in older adults: A cross-sectional exploratory study
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本文探讨了老年人认知功能与神经肌肉功能之间的关联，为理解衰老过程中的“身心”关联提供了新视角。研究发现，使用定制装置测量的电诱发神经肌肉反应性与认知功能评分（MoCA）存在适度关联（r=-0.35），而握力（handgrip strength）与认知的关联较弱。这提示，相较于传统的握力测量，电刺激评估的神经肌肉响应性可能是评估认知老化风险的更敏感补充指标。研究为开发整合神经肌肉与认知的多维早期筛查工具提供了初步依据。
引言
全球人口正经历深刻的人口结构转型，预计到2050年，65岁及以上人口将占欧洲人口的近30%。与此同时，全球约31%的成年人未达到推荐的身体活动水平。体力活动不足加剧了老年人功能受限和认知障碍的流行。认知老化表现为执行功能、记忆和处理速度的逐渐衰退，可能发展为轻度认知障碍或痴呆。其中，蒙特利尔认知评估（Montreal Cognitive Assessment, MoCA）已成为检测早期认知变化的敏感工具。
神经肌肉功能同样随年龄增长而衰退，表现为肌肉质量、力量和功率的显著下降。这些变化具有功能性影响，导致活动能力受限、害怕跌倒和生活质量下降。尽管肌肉质量和力量常相关，但研究表明，力量下降（肌力减少症）不能完全由肌肉质量减少（肌肉减少症）解释，提示存在额外的神经肌肉因素。
越来越多的证据支持认知功能与身体功能之间存在双向关联。在老年人群中，更大的肌肉力量始终与更好的认知结果相关。几项荟萃分析证实，体育锻炼干预，特别是将有氧或抗阻训练与认知挑战相结合，能显著增强执行功能和整体认知。值得注意的是，在社会性丰富的环境中实施的综合性身心项目已被证明可以改善认知功能和生活质量。
虽然握力因其便捷性被广泛用作整体肌肉功能的替代指标，但它无法完全捕捉神经肌肉衰退的复杂性。诸如一分钟坐站测试等基于表现的功能测试为下肢耐力和协调性提供了额外见解。然而，即使是这些测试也可能无法反映早期神经肌肉功能障碍，这凸显了对整合功能和形态学指标的高分辨率筛查工具的需求。
因此，开发整合神经肌肉和认知领域的综合性、非侵入性诊断方案，在老年学研究和实践中日益受到重视。此类工具有潜力检测细微的功能衰退，为个体化干预提供信息，并监测随时间推移的进展。
本研究旨在探索社区居住老年人认知表现与一系列生理参数之间的关联，这些参数包括肌肉形态、神经肌肉反应性、肌肉力量、人体测量学和身体成分。研究还探讨了将一种新型神经肌肉电刺激方案纳入多维评估框架的可行性。
方法
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研究设计
本研究是一项初步的探索性调查，旨在评估将神经肌肉电刺激方案整合到老年人认知筛查中的可行性。主要目标是确定特定神经肌肉指标（例如，力-强度反应斜率）与认知表现（MoCA评分）之间的潜在关系，为未来的假设驱动研究提供信息。
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参与者
样本包括20名老年人（16名女性，4名男性），年龄在66-77岁之间。参与者是通过便利抽样法招募的某公立大学终身学习项目的学生。纳入标准为年龄≥65岁、无急性疾病或损伤，以及能够完成身体和认知评估。未进行正式的神经、精神、心血管或神经肌肉疾病的临床筛查。
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测量与程序
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神经肌肉功能评估：使用定制设备结合表面电刺激客观评估肌肉收缩特性。双极表面电极置于小腿前侧腔前肌（胫骨前肌）的运动点上。使用双相电流脉冲进行电刺激，脉冲持续时间为200 μs。初始刺激强度设置为30 mA，并根据个体耐受性以5 mA递增。每次刺激持续4秒。
定制的神经肌肉评估设备由认证医疗器械制造商（MEBSTER, Ltd.）开发。踝背屈时产生的扭矩通过集成的扭矩传感器记录。扭矩值随后基于足部固定装置的固定力臂长度转换为力（牛顿）。主要结果是刺激方案期间产生的最大力。为每位参与者构建了力-强度曲线。计算每10 mA增量的平均力差，并归一化为1 mA步长，以估算曲线线性部分的斜率，代表神经肌肉反应性。
用于分析的导出参数包括：60 Hz刺激频率下的力-强度曲线斜率（N/mA）、16 Hz刺激频率下的力-强度曲线斜率（N/mA）、以及60 Hz与16 Hz斜率之比（作为神经肌肉适应性特征的指标）。
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认知功能评估：使用蒙特利尔认知评估（MoCA）评估认知表现。MoCA是一种经过广泛验证的筛查工具，用于检测老年人的轻度认知障碍，评估多个认知领域，包括短期记忆、执行功能、注意力、语言、视空间能力和定向力，总分最高为30分。通常以低于26分作为潜在认知障碍的临床阈值。
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握力评估：使用校准的数字握力计（Kern MAP 80K1S，德国）按照标准化方案评估握力。记录优势手的最高值（千克）用于后续分析。
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身体成分评估：使用多频率生物电阻抗分析仪（BW3A2, InBody Ltd., Amsterdam, Netherlands）评估身体成分参数，包括脂肪质量（FM）、骨骼肌质量（SMM）、去脂体重（FFM）和分段瘦肉质量。测量前，参与者被要求禁食至少8小时，并在24小时内避免饮酒、摄入咖啡因或进行剧烈体力活动。
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体力活动评估：使用国际体力活动问卷简版（IPAQ-SF）评估自我报告的体力活动水平。该问卷捕捉三个强度类别（步行、中度、剧烈）的体力活动频率（天/周）和持续时间（分钟/天），以及久坐时间（坐姿）。总体力活动以每周MET-分钟计算。
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数据分析
所有统计分析均使用IBM SPSS Statistics进行。考虑到探索性设计和有限的样本量，采用非参数和稳健的分析方法。计算所有关键生理和认知变量的描述性统计。使用Spearman等级相关系数评估连续变量之间的关联。构建并比较了两个多元线性回归模型以探索整体认知表现（MoCA总分）的潜在预测因子。第一个模型包括神经肌肉反应性指标（60 Hz斜率和斜率比）、握力和脂肪质量指数（FMI）。在第二个模型中，斜率比被估计的最大诱发力量替代。统计显著性阈值设定为p<0.05。p值在0.05至0.10之间的结果被解释为统计学趋势。
结果
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描述性统计
参与者表现出较高水平的体脂肪质量（26.7 ± 11.6 kg）和体脂百分比（29.8 ± 7.6%），个体间差异较大。骨骼肌质量（26.6 ± 5.3 kg）和去脂体重指数（17.3 ± 2.0 kg/m2）处于预期的年龄相关范围内，而脂肪质量指数（9.5 ± 4.2 kg/m2）和腰臀比（0.97 ± 0.09）显示出显著的个体间差异。
平均握力为31.6 ± 6.5 kg。MoCA认知筛查显示平均总分为25.5 ± 2.1，50%的参与者得分低于26分的临床临界值。在定向力领域表现最佳，在视空间处理（画立方体）领域表现最差。
通过IPAQ-SF评估的自我报告体力活动水平表明，整个样本的体力活动参与度较低（平均每周总MET-分钟：125.4 ± 82.2），所有参与者根据标准化标准均属于“低”活动类别。
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神经肌肉反应性
在16 Hz和60 Hz的刺激频率下得出力-强度曲线。在16 Hz时，平均斜率为28.2 ± 19.6 N/mA，而在60 Hz时，斜率增加至44.2 ± 24.8 N/mA。平均斜率比（60 Hz/16 Hz）为1.44 ± 0.45。这些发现表明神经肌肉适应能力存在高度变异性，与老年人运动单位募集和传递效率的年龄相关异质性一致。
16 Hz斜率的变异系数为0.70，60 Hz斜率的变异系数为0.56，表明相对离散度较大。
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相关性和回归分析
观察到16 Hz和60 Hz斜率之间存在强正相关（r = 0.85, p < 0.01），表明跨刺激频率的神经肌肉反应性一致。握力与骨骼肌质量（r = 0.64）和FFMI（r = 0.45）显示出强相关，强调了肌肉组织数量的功能相关性。神经肌肉斜率比与MoCA评分呈中度负相关（r = -0.35），提示神经肌肉适应性特征与认知功能之间存在潜在联系。其他人体测量学参数如FMI和PBF与认知或力量相关变量显示出弱或不一致的关联。
构建了两个多元线性回归模型来预测MoCA表现。在第一个包含slope60、斜率比、握力和FMI的模型中，总解释方差为20.2%（R2= 0.202）。斜率比作为一个边缘显著的预测因子出现（β = -2.07, p = 0.083）。在将斜率比替换为估计最大诱发力的替代模型中，解释方差保持相似（R2= 0.197），slope60（β = 0.50, p = 0.082）和最大力（β = -0.51, p = 0.088）均显示出接近统计学显著性的趋势。
讨论
这项探索性研究调查了社区居住老年人认知表现与各种生理参数之间的关联。研究结果强调了神经肌肉反应性和身体成分存在显著的个体间差异，骨骼肌质量与握力之间存在强相关性，以及神经肌肉功能与认知表现之间存在中度关联。相比之下，自我报告的体力活动水平普遍较低，并且与肌肉或认知结果均无显著关系。这些初步发现支持了将基于神经肌肉电刺激的测量纳入多维研究框架的概念可行性，该框架旨在理解衰老过程中的神经肌肉-认知相互作用。
与先前的研究一致，我们观察到肌肉质量与握力之间存在强相关性（r = 0.64），这肯定了肌肉数量作为老年人群功能能力决定因素的作用。然而，握力与认知表现之间仅观察到适度的关系，这表明孤立的基于力量的指标可能不足以捕捉神经认知衰退的复杂性。这与研究表明认知-肌肉相互作用可能由中枢机制介导的观点一致，这些机制包括感觉运动整合、皮层控制和神经肌肉募集模式。
本研究的一个值得注意的发现是神经肌肉斜率比（Slope60/Slope16）与MoCA评分呈中度负相关（r = -0.35），这意味着对高频电刺激的反应性降低可能与较差的认知功能相关。尽管这种关系未达到统计学显著性，但它呼应了先前的研究，即神经肌肉完整性可能反映潜在的大脑健康。然而，对基于斜率的参数的解释需谨慎；高斜率比可能反映了低频下力量生成的减少，而非高频下输出的增强。
当用估计的最大诱发力量替代斜率比时，回归分析揭示了与MoCA评分的正向趋势（p = 0.088），支持了更大的力量生成能力可能表明认知功能保留更好的假设。这与越来越多的证据相符，即神经肌肉系统与衰老过程中的认知轨迹紧密相关，特别是在与执行控制和运动-认知整合相关的领域。
相比之下，未发现通过IPAQ（MET-分钟/周）测量的总体力活动与认知或肌肉结果之间存在显著关联。这些结果与先前的研究一致，表明自我报告的活动测量可能缺乏检测久坐老年人细微差异所需的敏感性。加速度计、步速或双任务范式等客观工具可能更适合捕捉该人群大脑健康的行为相关性。
另一个值得关注的发现是握力与电诱发Slope60之间缺乏显著相关性。这种分离可能反映了神经肌肉功能的节段特异性。先前的研究同样报告了上肢力量与下肢肌肉力量之间的弱关联，突显了使用握力作为整体神经肌肉能力的通用标记的局限性。
尽管本研究受限于其小样本量和探索性设计，但观察到的趋势——特别是神经肌肉功能与认知之间的中度关联——具有产生假设的价值。例如，观察到的效应量（r = -0.35）将需要大约60名参与者才能在足够效能下检测到统计学显著效应。
我们的研究结果表明，神经肌肉反应性和肌肉形态学可能为认知老化提供有价值的见解，这超出了传统力量或活动测量所捕获的范围。尽管是初步的，但本研究支持了将神经肌肉电刺激方案纳入旨在早期发现年龄相关功能衰退的更广泛多维筛查框架的可行性。
结论
这项探索性研究提供了初步证据，表明通过电诱发力量参数评估的神经肌肉反应性可能是认知老化背景下一个相关的生理标志物。虽然握力与骨骼肌质量密切相关，但与认知表现仅显示出弱相关性。相比之下，神经肌肉指标——特别是那些源自电刺激方案的指标——与整体认知功能表现出更一致的关联。自我报告的体力活动与认知和神经肌肉测量之间缺乏显著关系，这表明常用的问卷如IPAQ-SF可能无法充分反映久坐老年人的功能状态。这些发现强调了将客观的神经肌肉诊断方法整合到旨在早期识别年龄相关衰退的多维评估框架中的潜在价值。
