老龄化损害有氧运动中的皮层与肌肉氧合作用：一项近红外光谱学研究

　　本研究采用近红外光谱技术（NIRS）揭示老龄化对有氧运动过程中大脑皮层及肌肉氧合功能的负面影响。研究发现，年轻成年人在中等强度运动时前额叶皮层（PFC）氧合血红蛋白（O2Hb）显著升高、股外侧肌（VL）脱氧血红蛋白（HHb）持续增加，而老年人未出现类似调节模式，提示老龄化可能导致中枢及外周氧输送与利用能力下降，进而影响运动表现和神经肌肉控制能力。

　　

引言

老龄化过程伴随最大有氧能力下降，影响生活质量、功能独立性和心血管健康。这种下降可能与氧摄取、心率、心输出量、血管功能及肌肉氧化功能的变化有关。近红外光谱技术（NIRS）作为一种无创监测脑部和肌肉氧合的手段，为研究运动过程中血流动力学变化提供了重要工具。该技术可同步评估大脑皮层和骨骼肌的氧合状态，通过检测氧合血红蛋白（O₂Hb）和脱氧血红蛋白（HHb）浓度变化，揭示氧输送与利用的动态平衡。

方法

研究招募20名年轻成年人（18-30岁）和20名老年人（≥60岁），所有参与者身体健康、认知功能正常（MMSE >24分），且体脂厚度符合NIRS检测要求。实验采用跑步机进行中等强度有氧运动（60%-70%最大心率），持续10分钟，随后进行15分钟被动恢复。使用Artinis Medical Systems的OctaMon和PortaMon设备分别监测前额叶皮层（PFC）、股外侧肌（VL）和肱二头肌（BB）的O₂Hb和HHb变化。数据经高斯平滑算法处理，并以基线值为参考计算运动与恢复期间的变化量。

结果

生理响应

两组参与者在运动期间心率均显著上升，自觉疲劳程度（RPE）增加，且运动强度相当。但仅年轻组在运动后血乳酸（Lac）浓度显著升高，老年组则无明显变化，提示老年人糖酵解代谢能力可能下降。

肌肉血流动力学

运动期间，两组VL肌肉的O₂Hb均上升，BB肌肉的O₂Hb在运动初期下降，表明血流重新分配至活跃肌肉。然而，仅年轻组VL肌肉的HHb持续增加，反映氧提取能力增强，而老年组未出现类似变化。

脑血流动力学

年轻组PFC的O₂Hb从运动第1分钟后持续上升至第7分钟并趋于稳定，老年组则无显著变化。恢复期间，年轻组PFC的O₂Hb从第2分钟开始下降，但仍高于老年组，表明年轻人脑氧合调节能力更强。

讨论

研究发现，年轻人在中等强度运动中出现PFC氧合增加和VL肌肉脱氧增强，提示其中枢及外周氧调控机制更为高效。老年人未出现类似变化，可能与年龄相关的脑血管调节功能下降、肌肉氧化能力减弱及神经血管耦合受损有关。此外，老年人血乳酸响应减弱，进一步支持其代谢适应性下降的假说。

研究局限与展望

本研究未评估运动过程中的运动控制参数或肌肉电活动，未来需结合肌电和运动学分析以更全面揭示氧合变化与运动表现的关系。此外，仅检测PFC氧合可能未能全面反映大脑运动皮层的活动，后续研究可扩展至其他脑区及更多肌肉群。

结论

年轻人在中强度有氧运动中表现出更强的中枢和外周氧合调节能力，而老年人则存在明显的氧输送与利用障碍。这一发现为理解老龄化过程中运动能力下降的生理机制提供了重要依据，并为制定针对性的运动干预策略指明了方向。

实际应用

研究结果提示，健康从业者在设计老年人运动康复方案时需重点关注氧合能力的改善，通过优化氧输送与利用效率，有望提升老年人的运动表现、认知功能及整体生活质量。