有氧运动结合不同持续时间的认知训练以改善与年龄相关的认知障碍：一项随机对照试验

年龄相关认知障碍的干预效果：有氧运动联合30分钟认知训练可显著提升蒙特利尔认知评估量表（MoCA）得分及生活质量（SF-36），而15分钟或单独有氧运动效果较弱。研究采用随机对照试验，84例老年受试者分为四组，干预12周后发现结合30分钟认知训练的组别在认知功能（MoCA）和身心健康（SF-36）方面改善最显著，但未影响MMSE及日常生活能力（Lawton-IADL）评分。

　　

韩从林|吕建军|孙瑞峰|甄巧霞|宋莉|吴吉林|池一佳|龚伟军

首都医科大学附属北京康复医院，中国北京100144

摘要

本研究探讨了将有氧运动（AE）与不同持续时间的认知训练（CT）结合起来，对改善与年龄相关的认知障碍的有效性。在一项包含84名参与者的随机对照试验中，他们被分配到四个组中：30分钟有氧运动+30分钟认知训练、30分钟有氧运动+15分钟认知训练、仅进行有氧运动，或对照组。在12周的时间里，参与者每周进行三次中等强度的有氧运动，认知训练的时间分别为30分钟、15分钟或0分钟。所有运动组的认知功能（MoCA评分）都显著改善，其中30分钟有氧运动+30分钟认知训练组的改善最为明显。该组在身体和心理健康质量（SF-36量表）方面也有所提升。MMSE评分和日常生活活动能力（Lawton-IADL量表）没有显著变化。研究结果表明，将有氧运动与30分钟的认知训练结合使用可以改善老年人的认知功能和生活质量。

引言

全球范围内，人口老龄化进程正在加速。预计到2050年，老年人口将达到16亿，占全球总人口的16.7%。¹ 鉴于这一趋势，老年人的健康问题已成为国际上研究的重点。随着年龄的增长，推理、记忆和处理速度等认知功能会下降，这种现象被称为与年龄相关的认知衰退或损伤。^{2, 3} 对于中老年人来说，与年龄相关的认知变化是生活质量下降、失去独立生活能力以及阿尔茨海默病等脑部疾病发病率增加的主要原因。⁴

多项研究表明，适当的体育活动可以预防和延缓与年龄相关的认知衰退，从而减轻衰老对认知功能的负面影响。^{5, 6} 各种形式的锻炼训练，包括有氧运动、抗阻训练和多成分训练，越来越多地被纳入针对认知障碍的非药物干预实验研究中，丰富了管理认知缺陷的方法。一些研究证实了有氧运动（AE）对老年人认知表现的积极影响。^{7, 89} 然而，也有一些研究结果并不一致，表明有氧运动可能对认知功能没有显著影响。^{10, 11} 对这些研究的分析显示，包含认知成分的锻炼可能对改善认知功能更有益。我们之前的荟萃分析也表明，在各种有氧运动中，结合认知成分的身心锻炼能够持续改善轻度认知障碍老年人的认知功能。¹²

锻炼对认知产生有益效果的潜在机制包括神经元存活和可塑性、神经发生、表观遗传修饰、血管生成、自噬以及神经营养因子和细胞因子的合成与释放。¹³ 认知训练（CT）主要依靠大脑的功能可塑性来增强受年龄影响的认知能力。使用脑电图（EEG）和磁共振波谱（MRS）的研究支持了认知训练后功能可塑性的概念，结果显示大脑代谢、任务相关激活和静息状态网络发生了积极变化。¹⁴ 对磁共振成像（MRI）数据的系统评价表明，认知训练与微观结构变化相关，而这种变化与运动引起的宏观结构变化不同。¹⁵ 通过这些相互作用，这些大脑变化可能协同作用，产生更显著的效果。

然而，我们注意到许多专注于有氧运动干预的研究更侧重于运动参数（如强度、频率），而忽视了其中的认知因素。此外，锻炼过程中认知元素的比例或持续时间尚未得到充分探索。因此，我们假设“认知成分”可能是运动改善与年龄相关认知障碍的关键因素。为了验证这一假设，我们设计并实施了一项临床研究，评估了有氧运动与不同持续时间认知训练结合对与年龄相关认知障碍的影响。

方法

这项随机、对照、评估者盲法的平行组试验（1:1:1:1）测量了不同认知训练持续时间对有认知障碍老年人认知功能、日常生活工具活动（IADL）和生活质量的影响。参与者来自中国北京的社区和养老机构。本研究遵循了《试验报告统一标准》（CONSORT）指南并进行了注册

参与者

参与者于2023年2月至2023年11月期间通过传单和讲座招募。符合条件的参与者需满足以下标准：（1）年龄65岁及以上；（2）迷你精神状态检查（MMSE）得分低于27分或蒙特利尔认知评估（MoCA）得分低于26分；（3）无已知的会影响认知功能的神经系统或系统性疾病（如痴呆症、中风、帕金森病）；

随机化和盲法

一名未参与招募过程的研究人员使用SPSS Statistics 26生成随机序列，并将其隐藏在依次编号的不透明信封中。完成基线评估后，根据参与者的注册顺序和信封中的随机代码，将他们按1:1:1:1的比例随机分配到各组。评估者对组别分配不知情，参与者也被要求不透露任何信息

样本量

我们使用G*Power软件3.1进行了预先功效分析，α（显著性水平）设为0.05，1-β（统计功效）设为0.8。根据Law等人的类似实验设计，最小效应量f为0.44。¹⁶ 因此，在G*Power软件中我们选择了较大的效应量f = 0.4，计算得出样本量为76名参与者。假设整个实验的退出率为10%，最终

干预措施

我们使用康复自行车进行锻炼训练。康复自行车是一种常用的康复和物理治疗设备，有助于患者的腿部肌肉锻炼和恢复活动能力。使用这种自行车可以在安全的环境中提供不同强度的有氧运动

保护参与者权益

本研究遵循了世界卫生组织和国际医学科学组织理事会制定的《赫尔辛基宣言》和《涉及人类受试者的生物医学研究国际伦理指南》。我们严格遵循了知情同意程序，并清楚地说明了检查和方法、协议处理方式以及防止对参与者日常生活造成伤害或干扰的补偿措施。

不良事件的观察和管理

在整个试验过程中，我们及时记录了所有不良事件，包括其发生时间、性质、持续时间、管理策略和最终结果。研究团队仔细保存了所有与不良事件相关的数据，以便进行详细的记录和分析。

主要结果

主要结果是通过MoCA和MMSE量表测量的整体认知功能。这些工具在中国被广泛用于评估神经精神状态，并因其高度的可靠性和有效性而受到认可。^{20, 21}

MoCA和MMSE量表的最大分为30分，分数越高表示认知表现越好。MoCA特别适用于检测轻度认知障碍，在临床实践中经常使用。

统计分析

研究数据使用SPSS Statistics 26和按协议分析方法进行分析。组间比较的类别变量使用卡方检验进行分析，连续变量使用单因素方差分析（one-way ANOVA）进行分析。组内连续变量的比较使用配对样本t检验进行。我们分析了干预后的变化量（差异），并进行了组间比较。Cohen’s d值用于评估效应大小

结果

我们共招募了124名老年人参与者，其中40名（32.3%）因各种原因被排除。最终，84名参与者被随机分配到30分钟有氧运动+30分钟认知训练组（n = 21）、30分钟有氧运动+15分钟认知训练组（n = 21）、仅进行有氧运动组（n = 21）和对照组（n = 21）。在干预期间，有7名参与者因搬迁（n = 3）、训练时间不足（n = 3）以及一个无法解释的原因（见补充图2中的CONSORT流程图）而无法继续参与随访。

主要结果

干预后结果的分析显示，30分钟有氧运动+30分钟认知训练组（p < 0.001，Cohen’s d = 1.18）和30分钟有氧运动+15分钟认知训练组（p < 0.001，Cohen’s d = 1.07）的主要结果指标存在显著差异（图2和补充表2）。长时间组的效应量为1.18，短时间组的效应量为1.07，表明这两种干预措施都产生了显著影响

次要结果

如图2和补充表2所示，干预前后四组之间的Lawton-IADL评分没有统计学差异。干预后，30分钟有氧运动+30分钟认知训练组在SF-36的PCS（p = 0.006，Cohen’s d = 0.45）和MCS（p = 0.019，Cohen’s d = 0.31）评分方面表现出显著改善。然而，其他组的SF-36评分没有显著变化。在组间比较中（图3和

安全报告

在整个锻炼训练过程中，未观察到任何不良反应，这表明本研究的方法适用于临床应用。

讨论

本研究的结果显示，各干预组的MoCA评分均有显著变化，表明整体认知功能有显著改善。先前的研究表明，蒙特利尔认知评估（MoCA）得分变化约2分被认为是最小临床重要差异（MCID），表明认知功能有临床意义的改善。²⁷ 在我们的研究中，两个运动组的MoCA评分变化都

局限性本研究存在几个局限性。首先，84名参与者的小样本量可能导致研究结果存在偏差。因此，未来的试验需要更大的样本量。其次，所使用的认知评估量表缺乏足够的细节。未来的试验应使用针对不同认知领域（如记忆、定向能力和执行功能）的更具体评估工具。此外，研究样本仅限于中国的一个城市群体，这可能

结论与展望

无论是否有认知训练的结合或认知训练的持续时间（30分钟或15分钟），有氧运动都被证明可以改善老年人的认知功能。有氧运动结合长时间认知训练比单独进行有氧运动能带来更大的认知功能改善，并显著提高参与者的生活质量。这似乎证实了包含认知成分的锻炼可能

资金来源声明

本研究得到了国家重点研发计划（资助编号：2023YFC3603800、2023YFC3603803）和首都医疗改善与研究基金（2022–1–2251）的支持。

作者贡献声明

韩从林：撰写——初稿。吕建军：撰写——初稿，正式分析。孙瑞峰：研究调查。甄巧霞：方法学设计。宋莉：监督。吴吉林：验证。池一佳：撰写——审阅与编辑。龚伟军：撰写——审阅与编辑。