【认知生理】基于脑-肌耦合机制的认知症评估和运动干预

[摘要]脑-肌耦合理论揭示大脑与抗重力肌群的双向反馈关系，为理解认知症核心症状与BPSD机制提供新视角，并使MBI、MCI、MMSE、CDR-SB等评估更具靶点化，指导个体化运动干预以延缓认知衰退。

[关键词]脑-肌耦合（Brain-Muscle Coupling），认知症核心症状（Core Symptoms of Dementia），BPSD（Behavioral and Psychological Symptoms of Dementia），MBI/MCI /MMSE/CDR-SB，抗重力肌群（Anti-gravity Muscles），进化沉默（Evolutionary Silence），认知-运动双任务（Cognitive-Motor Dual Task），运动处方（Exercise Prescription）

一，脑-肌耦合理论与认知症评估及运动干预的意义

1.1 脑-肌耦合

脑-肌耦合表示了大脑认知网络与抗重力肌群之间存在紧密的双向反馈关系，即，大脑通过前额叶、海马、小脑、基底核等区域控制姿势、步态与执行动作，而抗重力肌群则通过本体感觉与前庭觉输入反哺认知网络，维持记忆、定向、注意与执行等高级功能。脑-肌耦合机制也说明认知功能的基础是"知与行"的协调。随着老化与"进化沉默"的推进，能量代谢下滑、功能模块逐步关闭，脑-肌耦合逐层弱化，表现为认知症核心症状（记忆障碍、定向障碍、执行功能下降、语言和视空间障碍）及BPSD症状（妄想、幻觉、焦虑、抑郁、冷漠、徘徊等）。

1.2 脑-肌失耦驱动认知症

认知症发生的时序过程中，处于老化期的抗重力肌肉和控制调节神经系统率先进入进化沉默状态，脑-肌耦合机能弱化，使得轻度行为障碍（MBI）与轻度认知障碍（MCI）成为认知症的前驱症状。常规老化（Usual Aging）是起点，大多数老年人会经历一定的记忆或行为变化，但仍属于正常范围。当认知功能下降而不影响日常独立生活时，即表现为 MCI；而当出现新发生或持续存在的心理与行为改变，如抑郁、焦虑、冷漠或冲动时，即为 MBI。MCI 与 MBI 可以独立存在，也可以相互交织。当两者同时出现时，形成 MBI+MCI 的重叠阶段，此时个体进展为认知症的风险显著增加。因此，认知症可能有三条演进路径(图-1)：其一是由 MBI 发展为认知症，其二是由 MCI 发展为认知症，其三是 MBI 与 MCI 叠加后加速走向认知症。所以，早期识别和干预 MBI 与 MCI，尤其是关注两者重叠状态，对于延缓认知症的发生与发展具有重要意义。

图-1 认知症发展时序

1.3 耦合衰退的评估工具

各类评估工具正是从不同层面捕捉这一耦合衰退：MBI识别早期行为/情绪驱动下降，MCI提示认知控制障碍，衰弱评估体能脆弱，NPI量化行为心理症状，MMSE与CDR-SB则分别评估认知缺陷与功能全面退化。它们共同指向脑-肌网络的不同环节与阶段。因此，基于这些靶点制定个体化运动训练计划尤为重要。通过股四头肌、臀大肌、竖脊肌、腓肠肌等抗重力肌群的力量、平衡与节律训练，结合认知双任务设计，不仅能延缓脑-肌耦合的沉默，还可能改善特定的认知和BPSD症状，从而为认知症的非药物干预提供坚实的理论与实践基础。

二，针对认知症症状的运动干预

2.1 认知症核心症状

知症核心症状主要包括 记忆障碍、定向障碍、注意与执行功能下降、语言障碍、视空间障碍以及判断与抽象思维受损。这些症状直接反映了大脑关键区域（海马、前额叶、顶叶、颞叶、小脑等）的神经网络功能退化。脑-肌肉耦合理论认为，大脑认知功能与抗重力肌群之间存在双向联系：大脑通过前额叶、基底核、小脑等控制姿势与动作，而下肢及核心肌群通过本体觉、前庭觉输入反哺认知网络。随着年龄增长和"进化沉默"的发生，抗重力肌群力量下降、平衡功能减退，使得大脑失去来自身体的有效激活与反馈，从而加速认知功能衰退。因此，脑-肌耦合的弱化既是认知症核心症状的重要机制之一，也是运动干预改善认知的关键切入点。(表-1)表示了认知症核心症状×大脑神经区域×抗重力肌群×训练方式×运动处方的关系。

表-1 认知症核心症状×大脑神经区域×抗重力肌群×训练方式×运动处方

① 核心症状 → 脑区：每种认知功能对应特定神经区域（海马/前额叶/颞叶/顶叶/小脑）。

② 脑区 → 肌群：这些区域的激活与抗重力肌群活动耦合（如股四头肌-前额叶；臀大肌-海马）。

③ 训练方式 → 运动处方：通过有针对性的肌群训练，以"频率、时间、组数"形式制定运动处方，达到改善认知功能的目标。

④ 该表格将 认知症六大核心症状 与 大脑神经区域、抗重力肌群、训练方式、运动处方 完整整合，能直接作为 康复干预手册、护理指南或研究工具 使用。

2.2 认知症BPSD（行为和心理症状）

认知症的 BPSD包括妄想、幻觉、抑郁、焦虑、冷漠、激越、脱抑制、易激惹、异常运动行为、夜间行为障碍以及食欲改变等。这些症状并非直接由认知下降引起，而是认知网络、情绪调控系统与环境互动失衡的表现。脑-肌肉耦合在其中发挥重要作用：抗重力肌群（股四头肌、臀大肌、竖脊肌、腓肠肌等）通过本体感觉、前庭觉与节律性运动不断输入信号，维持前额叶、杏仁核、海马与小脑等区域的稳定活动。当耦合减弱时，认知与情绪调控网络失去必要的感知输入和节律支持，易导致焦虑、徘徊、情绪失控等BPSD表现。相反，规律的抗重力肌训练能部分重建脑-肌反馈闭环，从而缓解BPSD症状并改善生活质量。(表-2)表示了认知症BPSD×大脑神经区域×抗重力肌群×训练方式×运动处方的关系。

表-2 认知症BPSD×大脑神经区域×抗重力肌群×训练方式×运动处方

① BPSD症状 → 脑区：不同症状反映不同神经环路功能失调。

② 脑区 → 肌群：通过抗重力肌群训练刺激相关神经网络。

③ 训练方式 → 运动处方：以频率（F）、强度(I)、时间(T)、类型(T)构成具体干预方案。

④ 这个表将 BPSD 12个症状域 与 神经区域-抗重力肌群-训练方式-运动处方 整合，构成了一个 非药物干预地图，既能指导康复，也能用于护理员培训和科研设计。

三，基于认知症评估靶点的运动干预

3.1 轻度行为障碍MBI（Mild Behavioral Impairment）

MBI（Mild Behavioral Impairment，轻度行为障碍）是指在认知明显下降前，出现持续性的行为和心理改变，包括动机减退、情绪/焦虑异常、冲动控制障碍、社会不适应及思维/知觉异常。作为认知症的前驱状态，MBI被认为是阿尔茨海默病等神经退行性疾病的早期预警信号。脑-肌肉耦合对MBI的评估靶点有重要影响：抗重力肌群活动减少会削弱前额叶、扣带回、杏仁核等调控情绪和动机的神经环路输入，使患者更易出现冷漠、焦虑或冲动行为。通过观察和测量个体在运动量、姿态稳定性与身体活动习惯上的下降，可为MBI的识别提供间接证据。因此，MBI不仅是行为层面的指标，也反映了脑-肌耦合的早期功能失衡，其评估结果提示了运动干预在认知症预防中的潜在价值。（表-3）表示了 MBI×大脑神经区域×抗重力肌群×训练方式×运动处方的关系。

表-3 MBI×大脑神经区域×抗重力肌群×训练方式×运动处方

① MBI五大领域反映早期神经精神改变，是认知症高危信号。

② 脑区涉及前额叶-杏仁核-扣带皮层-颞叶等情绪与控制网络。

③ 抗重力肌群（股四头肌、臀大肌、竖脊肌、腓肠肌、颈伸肌）通过运动姿势-本体感觉-大脑回路提供功能激活。

④ 运动处方注重 规律性、认知双任务结合，强调情绪调节 + 执行控制 + 社交改善。

⑤ 该表将 MBI症状-脑区-抗重力肌群-训练方式-运动处方 系统整合，既可用于 临床干预设计，也能作为 认知症前驱期非药物干预模型。

3.2 轻度认知障碍MCI(Mild Cognitive Impairment）

MCI是介于正常老化与认知症之间的过渡状态，主要表现为近事记忆下降，同时可能伴随注意力、执行功能、定向、语言和视空间等轻度受损，但日常生活功能基本保持。MCI是认知症的重要高危阶段，其早期识别和干预具有临床意义。从脑-肌肉耦合角度看，MCI不仅是认知网络的轻度衰退，也与抗重力肌群活动减弱有关。股四头肌、臀大肌、竖脊肌等的力量和平衡功能下降，减少了本体觉、前庭觉等感知输入，使海马、前额叶和顶叶等关键区域的激活不足。这种双向失衡表现为步态变慢、认知-运动双任务能力下降，是MCI评估的重要靶点。因此，在MCI评估中结合认知测评与运动/步态分析，可更全面揭示脑-肌耦合失调的早期特征，为制定干预策略提供依据。(表-4)表示了MCI症状 × 大脑神经区域 × 抗重力肌群 × 训练方式 × 运动处方的关系。

表-4 MCI症状×大脑神经区域×抗重力肌群×训练方式×运动处方

①MCI症状 主要集中在 记忆、注意、执行、定向、语言、视空间、情绪 七大方面。

②脑区：海马-前额叶-顶叶-颞叶-小脑是MCI早期损害的核心。

③抗重力肌群：股四头肌、臀大肌、竖脊肌、腓肠肌、颈伸肌等是大脑功能激活的重要"外周入口"。

④运动处方：强调 规律性、多模式、双任务结合（运动+认知），以实现"用进激活"，延缓MCI进展。

⑤该表实现了 MCI症状 → 脑区 → 抗重力肌群 → 训练方式 → 运动处方 的全链条映射，能直接用于 早期干预设计、康复手册和研究应用。

3.3 认知障碍MMSE（简易精神状态检查，Mini-Mental State Examination）

MMSE是临床上最常用的认知筛查工具之一，涵盖定向力、即时记忆、注意与计算、延迟回忆、语言及视空间能力六个维度，能够快速反映受测者的整体认知水平。它广泛用于认知症的筛查、疾病进展的监测和干预效果的评估。从脑-肌肉耦合视角来看，MMSE所涉及的多个认知维度均与抗重力肌群的功能密切相关。海马与前额叶的记忆和执行功能与股四头肌、臀大肌的运动激活相关；顶叶与小脑的空间导航依赖腓肠肌和竖脊肌的平衡输入；语言和注意网络则可通过颈伸肌和核心肌群的姿态控制获得支持。因此，MMSE的低分不仅反映大脑网络衰退，也提示抗重力肌群与认知网络之间的耦合减弱。结合步态、姿势和肌力评估，可以增强MMSE对早期脑-肌失衡的解释力，为康复干预提供更精准的靶点。（表-5）表示了 NNSE×大脑神经区域×抗重力肌群×训练方式×运动处方的关系。

表-5 NNSE×大脑神经区域×抗重力肌群×训练方式×运动处方

3.4 认知症临床评分CDR-SB（Clinical Dementia Rating-Sum of Boxes）

CDR-SB是认知症分期和病程监测的重要量表。它从六个维度进行评分，包括记忆、定向、判断与问题解决、社会事务、家庭与爱好以及个人照料，累积得分能较好地反映从轻度到重度认知症的功能衰退过程。与MMSE不同，CDR-SB更强调认知障碍对日常生活能力的实际影响，因此在临床和科研中常作为疾病严重程度与功能损失的综合指标。从脑-肌肉耦合的角度来看，CDR-SB的各维度均与抗重力肌群功能密切相关。记忆与定向依赖海马与前额叶激活，需股四头肌和臀大肌的步行反馈；社会事务和兴趣爱好需要竖脊肌与颈伸肌维持姿态与交流自信；个人照料更直接依赖下肢和核心肌群完成如厕、穿衣等ADL活动。因此，CDR-SB的评分下降不仅反映脑区退化，也提示脑-肌耦合整体功能的崩解。结合运动功能评估能更全面理解患者的实际衰退轨迹，并为康复干预提供目标。（表-6）说明了 CDR-SB×大脑神经区域×抗重力肌群×训练方式×运动处方的关系。

表-6 CDR-SB×大脑神经区域×抗重力肌群×训练方式×运动处方

① CDR-SB六大领域 涵盖了从记忆到自我照护的功能。

② 每个领域对应 特定神经网络，这些神经网络又与 抗重力肌群 的活动高度耦合。

③ 通过 有针对性的训练方式，制定 运动处方，可同时改善 认知功能 + BPSD症状 + ADL能力。

④ 表格建立了一个从 临床评估（CDR-SB） → 脑区 → 抗重力肌群 → 训练方式 → 运动处方 的完整链条，能直接用于 康复计划制定、护理干预、研究设计。

四，脑-肌耦合训练方式和运动处方建议

4.1 常用脑-肌耦合训练方式

脑-肌耦合训练方式主要包括：下肢力量训练（股四头肌、臀大肌）;平衡与核心训练（腓肠肌、竖脊肌、小脑相关）;姿态与脊柱训练（竖脊肌、颈伸肌）;颈部与呼吸训练（颈伸肌+自主神经）;双任务训练（认知+动作）。这些训练不仅改善肌肉力量与姿态稳定，还能通过感觉输入反哺大脑网络，针对 核心症状和BPSD 提供非药物干预路径。

① 下肢力量训练（激活海马、前额叶、顶叶网络）

椅子起立训练（Sit-to-Stand）(图-2)左；登台阶训练（Step-up）(图-2)中；快走/节律步行（Brisk or Rhythmic Walking）(图-2)右。👉 改善记忆、定向、执行功能；减少冷漠、抑郁。

图-2 下肢力量训练

② 平衡与核心训练（激活小脑、基底核、顶叶网络）

踮脚站立（Tiptoe Stand）(图-3)左；平衡板训练/单脚站立(图-3)中；平衡球训练图中(加平衡球)；桥式运动（Bridge Exercise）(图-3右)。👉 改善视空间能力、注意力、冲动控制；减少跌倒和异常运动行为。

图-3平衡与核心训练

③ 脊柱与姿态控制训练（激活前额叶-顶叶-海马网络）

竖脊肌伸展（Back Extension）；核心稳定训练；姿势调整训练（挺胸抬头）(图-4)。👉 改善定向力、自我照料、社交互动；减少焦虑、妄想感。

图-4脊柱与姿态控制训练

④ 颈部与呼吸训练（调节颞叶、语言区、自主神经中枢）

颈部伸展运动；呼吸协调（腹式呼吸）(图-5)。👉 改善语言流畅性、交流能力；缓解焦虑、夜间行为障碍、食欲异常。

图-5颈部与呼吸训练

⑤ 双任务训练（认知+运动耦合）

踏步配合数数/口令；行走中记忆单词/计算（图-6）。👉 同时锻炼注意力、执行功能与抗重力肌群，延缓MCI进展。

图-6双任务训练

4.2运动训练建议

① 运动训练前准备

脑-肌耦合运动训练在实施前，需要关注大脑与肌肉的适应性准备，以确保安全和效果。首先，从神经层面看，大脑需要一定的激活状态才能有效整合来自本体觉、前庭觉与视觉的输入，因此在正式训练前可通过轻度注意力集中或呼吸放松，提升前额叶与小脑的准备度。其次，从肌肉层面看，抗重力肌群（股四头肌、臀大肌、竖脊肌、腓肠肌等）应进行适度拉伸与热身，以改善血流、增加柔韧性，降低运动损伤风险。再次，从耦合层面看，应先进行低负荷、简单的姿势控制训练，让身体逐渐适应"动作-感觉-认知"闭环的激活，避免大脑与肌肉输入/输出不匹配导致的疲劳或失衡。最后，适度的环境准备（安静、光线充足、防跌倒）也是保障脑-肌耦合训练顺利进行的重要前提。

② 运动处方原则

脑-肌耦合训练的运动处方原则应遵循 安全性、个体化和循序渐进。首先在 频率（F） 上建议每周不少于3次，以保证足够刺激；强度（I） 以中等为宜（Borg 量表11-13），避免过度疲劳；时间（T） 每次20-40分钟，包括热身、主体训练和放松；类型（T） 则强调多模式结合，即抗重力肌群力量训练、平衡与核心训练、步态与节律训练、呼吸与颈部训练，以及认知双任务训练。其次，处方需根据 评估工具结果（MBI、MCI、衰弱、NPI、MMSE、CDR-SB） 精准匹配靶点，针对记忆、定向、情绪或ADL功能不同阶段制定个体化方案。再次，应注重 渐进性与可塑性，在训练过程中逐步增加难度，保持脑-肌回路的适度激活而非过度负荷。最后，结合日常生活活动，形成"训练即生活"的模式，才能最大化脑-肌耦合的康复与预防价值。

③ 结合认知任务

在脑-肌耦合训练中结合认知任务，是实现"运动+认知双任务"干预的核心策略。运动过程中，大脑不仅接收来自抗重力肌群的感觉输入，还需分配额外资源完成记忆、注意或执行任务，这有助于前额叶、海马、顶叶和小脑等网络的协同激活。实践中，可以在步行或踏步训练时加入计数、倒数、简单计算；在椅子起立时要求记忆词汇或复述短语；在平衡训练中加入颜色或物体辨认任务。这样能模拟日常生活中"边走边想、边做边判断"的情境，训练大脑在双重负荷下的协调能力。处方制定上，应遵循"动作先行、逐步叠加"的原则，先确保动作熟练，再逐渐增加认知负荷，以避免过度疲劳或失衡。通过这种结合，既能强化脑-肌闭环，又能延缓认知衰退，改善BPSD症状和ADL功能。(表-7)是运动动作 × 对应认知任务 × 预期认知靶点脑-肌耦合训练双任务清单。

表-7 脑-肌耦合双任务训练清单

每个运动动作都可以搭配一个轻度认知任务；运动激活 肌肉-大脑回路，认知任务强化 前额叶-海马网络；双任务结合可模拟日常生活场景，提升 ADL与BPSD改善 效果。

杨金宇 初稿(健康界): 2025.9.8

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