張靜

摘 要：目的：評(píng)價(jià)冥想練習(xí)對(duì)中年女子心率變異性及腦波的影響。方法：募集到15名45～60歲中老年女性為觀(guān)察對(duì)象。觀(guān)察其冥想訓(xùn)練前后心率變異性（HRV）、腦波變化以及兩者之間的關(guān)系。結(jié)果：冥想訓(xùn)練前后，其HRV指標(biāo)發(fā)生了明顯變化，表現(xiàn)為冥想練習(xí)后nHF顯著增加（P=0.004），而nLF（P<0.001）和LF/HF（P<0.001）顯著下降。前額區(qū)和中央?yún)^(qū)α1（8～10 Hz）以及中央?yún)^(qū)α2（10～12 Hz）波功率顯著增加（P<0.01），而枕區(qū)α波功率沒(méi)有顯著性變化。前額區(qū)高頻段的θ2波（6～8 Hz）功率顯著增加（P<0.01）。同時(shí)，冥想訓(xùn)練前后，位于額區(qū)的Fz和中央?yún)^(qū)Cz的θ2波功率變化與HRV的nHF變化呈顯著正相關(guān)，Pearson相關(guān)系數(shù)分別為0.603和0.486。同時(shí)，位于額區(qū)的Fz和Cz的α1（8～10 Hz）波功率變化、位于Cz的α2波功率與nLF和LF/HF呈顯著的負(fù)相關(guān)。結(jié)論：冥想練習(xí)可以影響練習(xí)者心臟的HRV功能以及腦波變化，而且冥想訓(xùn)練可能通過(guò)改變腦內(nèi)局部區(qū)域的功能，進(jìn)而影響自主神經(jīng)系統(tǒng)的功能。

關(guān)鍵詞：冥想;心率變異性;腦波;中老年女子

中圖分類(lèi)號(hào)：G804.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-9840（2018）06-0066-05

老齡化是中國(guó)正在面臨的一個(gè)社會(huì)問(wèn)題，而伴隨著老齡化出現(xiàn)的一個(gè)重要問(wèn)題就是老年人心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)支配功能下降。心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)功能可以使用心率變異性（Heart Rate Variability， HRV）進(jìn)行評(píng)價(jià)[1]，而心率變異性受各種生理學(xué)因素的影響，包括年齡、身體姿勢(shì)以及生物節(jié)律[2]。HRV能夠反映身體的一些病理狀態(tài)，例如充血性心力衰竭、糖尿病性神經(jīng)病變以及冠狀動(dòng)脈心臟病[3]。HRV隨著年齡的增長(zhǎng)其相關(guān)指標(biāo)的變化能力下降[4]。HRV是用來(lái)衡量交感神經(jīng)與副交感神經(jīng)系統(tǒng)平衡性的指標(biāo)，[JP+1]而且在測(cè)量時(shí)無(wú)損傷，便于人們接受，所以目前HRV已經(jīng)成為研究自主神經(jīng)系統(tǒng)功能的一種有效手段。有研究表明冥想訓(xùn)練可以影響自主神經(jīng)系統(tǒng)的活動(dòng)[1]。冥想是一種深度安靜但又處于警覺(jué)狀態(tài)的精神活動(dòng)[5]，冥想訓(xùn)練作為一種精神訓(xùn)練法可以緩解精神壓力以及輔助情感管理[6]。近些年來(lái)，有越來(lái)越多的學(xué)者使用腦電和自主神經(jīng)系統(tǒng)指標(biāo)評(píng)價(jià)訓(xùn)練過(guò)程中的意識(shí)變化，有研究表明冥想訓(xùn)練可以提高練習(xí)者腦電α波的功率[7]。盡管目前普遍認(rèn)為冥想訓(xùn)練可以提高練習(xí)者內(nèi)在的注意力或?qū)Ｗ⒍?，而且已?jīng)有研究報(bào)道冥想訓(xùn)練方法能夠影響自主神經(jīng)系統(tǒng)中交感神經(jīng)與副交感神經(jīng)之間的平衡性，但是有關(guān)冥想訓(xùn)練過(guò)程中自主神經(jīng)系統(tǒng)的功能是如何變化以及變化的腦機(jī)制研究還鮮有報(bào)道。

目前有學(xué)者研究了長(zhǎng)期的冥想練習(xí)對(duì)練習(xí)者安靜狀態(tài)下腦波的影響以及負(fù)面情緒的影響[8]，發(fā)現(xiàn)在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的霎哈嘉瑜伽冥想訓(xùn)練后閉眼安靜狀態(tài)下θ波功率以及低頻段α波功率顯著增加。另外，F(xiàn)an等人發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)短期5天的身心結(jié)合意念訓(xùn)練后，受試者安靜狀態(tài)下α波的功率水平顯著提高，受試者在認(rèn)知任務(wù)中的反應(yīng)時(shí)也相應(yīng)提高[8]。Reva等人發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期的霎哈嘉瑜伽冥想訓(xùn)練提高了練習(xí)者情感圖片判斷誘發(fā)的ERP幅值，他們認(rèn)為冥想訓(xùn)練增加了前額區(qū)從上至下的信息處理能力[9]。這些研究都為本研究提供了依據(jù)，即冥想訓(xùn)練可以對(duì)腦功能產(chǎn)生影響。

本研究觀(guān)察冥想訓(xùn)練過(guò)程中對(duì)中老年女性練習(xí)者心率變異性和腦波的影響以及腦波變化與心率變異性變化指標(biāo)的關(guān)系，為揭示冥想對(duì)心率變異性影響的腦機(jī)制研究提供依據(jù)。

1 研究方法與對(duì)象

1.1 研究對(duì)象

本研究在沈陽(yáng)某社區(qū)募集到15名45～60歲的中老年女性，年齡52.5± 4.8 歲，身高160.4 ± 4.1 cm，體重60.3 ± 8.2 kg。這些受試者之前都未接觸過(guò)冥想訓(xùn)練，不懂冥想技巧。排除標(biāo)準(zhǔn)：有高血壓、糖尿病、心臟病以及任何有過(guò)瑜伽和有氧健身練習(xí)經(jīng)歷和背景的人排除在外。入組標(biāo)準(zhǔn)：年齡在45～60歲之間的女性、身體健康。該實(shí)驗(yàn)得到學(xué)校倫理委員的批準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)前向每一名受試者說(shuō)明實(shí)驗(yàn)的具體情況，得到了每一名受試者的同意，并且簽署了知情同意書(shū)。

1.2 研究方法

1.2.1 研究設(shè)計(jì)

在一名專(zhuān)業(yè)冥想訓(xùn)練教師的指導(dǎo)下進(jìn)行冥想訓(xùn)練，要求練習(xí)者集中注意力于自身的呼吸，當(dāng)練習(xí)者呼氣時(shí)數(shù)數(shù)字，而吸氣時(shí)不數(shù)數(shù)字，按照此要求從1數(shù)到100，完成一個(gè)小周期練習(xí)，然后再重新進(jìn)行新的周期練習(xí)，一共持續(xù)時(shí)間為6 min左右。練習(xí)過(guò)程中要求閉目，注意力集中于記住自身的呼吸，呼吸頻率控制在0.25 Hz左右，為了保證呼吸頻率，使用聲音節(jié)奏引導(dǎo)受試者的呼吸。

在練習(xí)前采集受試者的呼吸頻率也要控制在0.25 Hz，因?yàn)镠RV受呼吸頻率影響，但是不要求受試者注意力集中于記住自身的呼吸，僅僅進(jìn)行平靜狀態(tài)下閉目、平穩(wěn)呼吸，同樣記錄6 min。

在兩種狀態(tài)下時(shí)，分別采集受試者的EEG和ECG，然后進(jìn)行EEG腦波功率譜分析和ECG的HRV分析。比較前后兩種狀態(tài)下EEG腦波功率譜和HRV相關(guān)指標(biāo)的變化。

1.2.2 數(shù)據(jù)采集與分析

1.2.2.1 ECG采集及HRV分析

利用生物反饋儀采集受試者的心電信號(hào)，采樣頻率為250 Hz，電極安放按照文獻(xiàn)報(bào)道的方法放置[10]。采集受試者安靜仰臥位姿勢(shì)下6 min的ECG信號(hào)。

為了減少心率波動(dòng)對(duì)HRV分析的影響，本研究中將開(kāi)始后和結(jié)束前30 s的EEG數(shù)據(jù)去掉，保留平穩(wěn)期內(nèi)5 min的ECG數(shù)據(jù)。

在進(jìn)行HRV分析時(shí)，主要針對(duì)頻域指標(biāo)進(jìn)行分析。HRV的頻域指標(biāo)是將原始的ECG信號(hào)通過(guò)快速傅里葉轉(zhuǎn)換（FFT）變成頻譜信號(hào)，進(jìn)而對(duì)其頻率成分進(jìn)行分析，低頻率成分（0.04～0.15 Hz）（low frequency，LF）、高頻率成分（0.16～0.45 Hz）（high frequency， HF）。低頻率成分對(duì)壓力感受性反射引起的心率變化產(chǎn)生反應(yīng)，并且反應(yīng)的是交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)的混合對(duì)HRV的調(diào)節(jié)。HF反應(yīng)的與呼吸有關(guān)的副交感神經(jīng)對(duì)HRV的調(diào)節(jié)（例如呼吸性竇性心率不齊）[11]。為了減少HRV個(gè)體差異性的影響，目前將LF和HF進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，即將總功率中減去極低頻率功率成分后，LF和HF及其相對(duì)值表示為nLF和nHF，標(biāo)準(zhǔn)化的nLF和nHF能夠降低因?yàn)閭€(gè)體HRV的總功率不同而引起的差異。LF/HF可以評(píng)價(jià)交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)的平衡性，該值變小說(shuō)明副迷走神經(jīng)活動(dòng)占優(yōu)勢(shì)，該值變大說(shuō)明交感神經(jīng)支配占優(yōu)勢(shì)。

1.2.2.2 EEG采集及腦波分析

利用LiveAmp16導(dǎo)無(wú)線(xiàn)腦電儀采集受試者的EEG信號(hào)，接地電極位于頭頂處，參考電極為雙側(cè)顳骨乳突連接。同時(shí)監(jiān)測(cè)受試者的垂直眼電，監(jiān)測(cè)垂直眼電的電極置于右側(cè)下眼瞼處1 cm。電極采樣頻率設(shè)置為500 Hz，濾波范圍為0.5～100 Hz。采集EEG信號(hào)前，先進(jìn)行洗頭發(fā)，將頭皮上的油脂和頭皮洗凈，以降低電極阻抗，然后用風(fēng)筒將頭發(fā)吹成半干狀態(tài)，以便增強(qiáng)導(dǎo)電性。用專(zhuān)業(yè)的磨砂紙去除雙側(cè)顳骨乳突以及右側(cè)下眼瞼的角質(zhì)皮，以降低電極阻抗，通過(guò)這些處理后將所有電極阻抗都降低到10千歐姆以下。受試者準(zhǔn)備好后，開(kāi)始采集受試者者平躺仰臥位姿勢(shì)下的閉眼EEG數(shù)據(jù)6 min。

將原始腦電信號(hào)進(jìn)行右眼去除偽跡處理，由于受試者處于平躺靜臥位，很少有偽跡干擾成分。將手動(dòng)刪除偽跡處理后的原始腦電進(jìn)行眼電校正，即將有眼電干擾的通道電極進(jìn)行校正。將去除眼電干擾的連續(xù)腦電分割為若干個(gè)15 s的時(shí)間段epoch。將每一個(gè)時(shí)間段進(jìn)行低通濾波，截止頻率為35 Hz;然后再次將濾波處理后的腦電進(jìn)行閾值法去除偽跡，閾值標(biāo)準(zhǔn)為±70 μv。最后，無(wú)偽跡干擾的時(shí)間段epoch的個(gè)數(shù)平均為22.5±1.8個(gè)。

將這些腦電信號(hào)進(jìn)行功率譜分析，功率譜分析采用FFT的方法將原始的腦電信號(hào)進(jìn)行頻譜功率計(jì)算（μV2），原始的功率值取以10為底的對(duì)數(shù)作為觀(guān)察值ln。按照文獻(xiàn)的報(bào)道，本研究選取了θ1波（4～6 Hz）、θ2波（6～8 Hz）、α1波（8～10 Hz）、α2波（10～12 Hz）、β波（13～30 Hz）作為觀(guān)察的EEG波段，同時(shí)選取了前額區(qū)（Fz）、中央?yún)^(qū)（Cz）、枕區(qū)（Oz）作為主要的觀(guān)察腦區(qū)代表區(qū)域。

1.2.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

本研究采用的是組內(nèi)設(shè)計(jì)，冥想訓(xùn)練干預(yù)前后相關(guān)指標(biāo)的變化，統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件為社會(huì)學(xué)統(tǒng)計(jì)軟SPSS17.0。首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行Kolmogorov-Smirnov正態(tài)分布檢驗(yàn)，在本研究中數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布特征，因此采用配對(duì)樣本T檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

對(duì)于腦電數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，進(jìn)行三因素重復(fù)測(cè)量方差分析：運(yùn)動(dòng)干預(yù)（2個(gè)水平：pre-exercise、post-exercise）×腦區(qū)（3個(gè)水平：Fz、Cz、Oz）×腦波（5個(gè)水平：θ1波、θ2波、α1波、α2波、β波）。Greenhouse–Geisser用于自由度校正，但本研究中報(bào)告的自由度為非校正之前的自由度。瑜伽冥想干預(yù)前后不同腦區(qū)位置的不同腦波比較使用配對(duì)樣本T檢驗(yàn)。瑜伽冥想干預(yù)前后腦波功率變化與HRV相關(guān)指標(biāo)變化之間的相關(guān)性采用Pearson correlation計(jì)算。所有數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示，顯著性標(biāo)準(zhǔn)為P<0.05。

2 結(jié)果

2.1 HRV變化

對(duì)于HRV來(lái)說(shuō)，在本研究中主要觀(guān)察了HRV頻域指標(biāo)的變化。使用二因素重復(fù)測(cè)量方差分析評(píng)價(jià)瑜伽冥想訓(xùn)練對(duì)HRV的影響，冥想干預(yù)（2個(gè)水平：control、meditation）×HRV頻域指標(biāo)（3個(gè)水平：nHF、nLF、LF/HF）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)存在瑜伽冥想的主效應(yīng)F（1，14）=8.17，P<0.001，以及HRV頻域指標(biāo)的顯著性差異F（2，28）=22.34，ε=0.58，P<0.001。而且存在顯著瑜伽冥想×HRV頻域指標(biāo)的交互效應(yīng)F（2，28）=13.8，ε=0.41，P<0.001。進(jìn)一步的兩兩比較T檢驗(yàn)表明，鑒于多重比較，P值經(jīng)過(guò)Bonferroni校正為0.016（0.05/3）。練習(xí)瑜伽冥想練習(xí)后nHF顯著增加t（14）=-3.76，P=0.004;而nLF和LF/HF顯著下降，分別為t（14）= 4.36，P<0.001和t（14）=4.85，P<0.001。

2.2 EEG變化

對(duì)于腦電波功率的影響來(lái)說(shuō)，瑜伽冥想干預(yù)有顯著性的主效應(yīng)[F（1，14）=9.87，P=0.002]，腦區(qū)對(duì)腦電波功率也存在顯著的主效應(yīng)[F（2，28）=11.07，ε=0.38，P<0.001]，同時(shí)不同頻段腦波之間的功率也存在顯著性的主效應(yīng)[F（4，56）=28.87，ε=0.45，P<0.001]。而且瑜伽冥想與腦區(qū)之間存在顯著的交互效應(yīng)[F（2，28）=10.11，ε=0.33，P<0.001]。進(jìn)一步單因素方差分析發(fā)現(xiàn)，瑜伽冥想干預(yù)對(duì)θ2波[F（1，14）=4.12，P=0.03]和α1波[F（1，14）=15.26，P<0.001]有顯著性的主效應(yīng)。事實(shí)上，在θ2波[F（2，28）=6.42，ε=0.31，P=0.003]、α1波[F（2，28）=7.12，ε=0.36，P<0.001]、α2波[F（2，28）=5.87，ε=0.28，P=0.004]存在著瑜伽冥想干預(yù)×腦區(qū)之間的交互相應(yīng)。進(jìn)一步的配對(duì)T檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，瑜伽冥想干預(yù)前后θ2波、α1波、α2波在不同腦區(qū)之間存在顯著性差異，鑒于多重比較，P值經(jīng)過(guò)Bonferroni校正為0.016（0.05/3）。θ2波：在Fz位置t（14）=-3.12，P=0.006;在Cz位置t（14）=-2.96，P=0.02;α1波：在Fz位置t（14）=4.34，P<0.001，Cz位置t（14）=4.44，P<0.001;α2波：在Cz位置t（14）=3.84，P< 0.001。α波在枕區(qū)并沒(méi)有發(fā)生顯著性變化。

2.3 HRV變化與EEG變化之間的關(guān)系

表1中結(jié)果顯示位于額區(qū)的Fz和Cz的θ2波功率變化與HRV的nHF變化呈顯著正相關(guān)，Pearson相關(guān)系數(shù)分別為0.603和0.486。同時(shí)，位于額區(qū)的Fz和Cz的α1波功率變化、位于Cz的α2波功率與nLF和LF/HF呈顯著的負(fù)相關(guān)（見(jiàn)表1）。

3 討論

本研究結(jié)果顯示受試者在霎哈嘉瑜伽冥想訓(xùn)練過(guò)程中，其θ2波功率顯著增加。而α波功率顯著增加，表現(xiàn)為前額區(qū)的α1和中央?yún)^(qū)α2波段的功率顯著增加，但是枕區(qū)的α波的功率沒(méi)有顯著性變化。另外，本研究發(fā)現(xiàn)位于前額區(qū)的Fz和中央?yún)^(qū)Cz的θ2波功率變化與HRV的nHF變化呈顯著正相關(guān)。同時(shí)，位于額區(qū)的Fz和Cz的α1波功率變化、位于Cz的α2波功率與HRV的nLF和LF/HF呈顯著負(fù)相關(guān)。

之前已經(jīng)有研究表明，在冥想練習(xí)過(guò)程中，EEG頻譜中的慢波成分α波和θ波的功率會(huì)變大，尤其是額區(qū)皮質(zhì)區(qū)域[12]。一般來(lái)說(shuō)，冥想過(guò)程中自主神經(jīng)活動(dòng)的變化特征表現(xiàn)為交感神經(jīng)活動(dòng)減弱同時(shí)副交感神經(jīng)活動(dòng)增強(qiáng)[11，13-14]。在本研究中，前額區(qū)和中央?yún)^(qū)低頻段α1波功率和前額區(qū)高頻段θ2頻段顯著增加。對(duì)于HRV指標(biāo)來(lái)說(shuō)，在冥想過(guò)程中nLF和LF/HF顯著下降，而nHF顯著增加，說(shuō)明在冥想練習(xí)過(guò)程中交感神經(jīng)活動(dòng)受到抑制，同時(shí)副交感神經(jīng)活動(dòng)興奮。本研究中EEG和HRV指標(biāo)的變化與以前冥想的生理效果研究相似，但是本研究冥想過(guò)程中未見(jiàn)到枕區(qū)α波發(fā)生顯著性變化，提示困倦的生理效應(yīng)沒(méi)有在本研究中出現(xiàn)，HRV指標(biāo)受呼吸模式和身體姿勢(shì)的影響[15]。在本研究中我們嚴(yán)格控制了受試者的呼吸頻率以及身體姿勢(shì)，所以能夠保證HRV指標(biāo)不受這兩個(gè)因素的影響。

以前的研究表明α波和θ波亞頻率帶對(duì)應(yīng)著不同的生理功能，例如注意、記憶、情感以及認(rèn)知活動(dòng)中體現(xiàn)著不同的變化[16-17]。在本研究中低頻帶的α波和高頻帶的θ波在冥想過(guò)程中顯著增加。

有研究表明內(nèi)在注意力集中引起α波的同步化，而外在刺激引導(dǎo)注意力集中時(shí)導(dǎo)致α波去同步化[18]。Klimesch等人發(fā)現(xiàn)低頻帶α波（8～10 Hz）反映的是與非任務(wù)處理相關(guān)的認(rèn)知過(guò)程，例如期待和注意過(guò)程，而高頻帶α波與具體的任務(wù)處理過(guò)程相關(guān)[19]。一次成功的冥想體驗(yàn)似乎是受外部注意力切斷機(jī)制所調(diào)控的，即全部是內(nèi)在注意力，這通常伴隨著前額區(qū)低頻帶α波功率降低[19]。在本研究中前額區(qū)和中央?yún)^(qū)低頻段的α波（8～10 Hz）的變化與HRV的nLF和LF/HF變化之間呈負(fù)相關(guān)，HRV的nLF和LF/HF變化反映的是交感神經(jīng)活動(dòng)強(qiáng)弱，因此通過(guò)冥想練習(xí)增強(qiáng)內(nèi)在注意力對(duì)交感神經(jīng)產(chǎn)生了一種抑制作用。Kjaer 等人發(fā)現(xiàn)在冥想過(guò)程中體內(nèi)多巴胺能神經(jīng)元活動(dòng)增強(qiáng)[20]。因此，本研究練習(xí)冥想練習(xí)過(guò)程中練習(xí)者前額區(qū)和中央?yún)^(qū)低頻段的α波（8～10 Hz）功率增加可能與多巴胺能神經(jīng)元活動(dòng)增強(qiáng)有關(guān)，而多巴胺分泌增加抑制機(jī)體交感神經(jīng)活動(dòng)。

θ波功率隨著任務(wù)需求增加而增加，并且與任務(wù)指向、注意力、記憶力以及情感處理機(jī)制有關(guān)[19]。已經(jīng)有研究報(bào)道在冥想練習(xí)過(guò)程中θ波功率增加[21]。在本研究中我們發(fā)現(xiàn)受試者在冥想過(guò)程中前額區(qū)θ波的快頻率帶（6～7 Hz）的變化與nHF（反映副交感神經(jīng)活動(dòng)）變化之間呈顯著正相關(guān)。因此，冥想練習(xí)可能增強(qiáng)了機(jī)體副交感神經(jīng)的興奮性。有研究報(bào)道θ波功率增加與體內(nèi)5-羥色胺能神經(jīng)元活動(dòng)增強(qiáng)有關(guān)[22]，因此，本研究中受試者在冥想過(guò)程中可能同時(shí)激活了體內(nèi)5-羥色胺能神經(jīng)元活動(dòng)，使5-羥色胺分泌增加，從而使快頻率帶的θ波功率增加。

4 結(jié)論

受試者在霎哈嘉瑜伽冥想訓(xùn)練過(guò)程中其θ2波功率顯著增加。而α波功率顯著增加，表現(xiàn)為前額區(qū)的α1和中央?yún)^(qū)α2波段的功率顯著增加，但是枕區(qū)α波的功率沒(méi)有顯著性變化。另外，本研究發(fā)現(xiàn)位于前額區(qū)Fz和中央?yún)^(qū)Cz的θ2波功率變化與HRV的nHF變化呈顯著正相關(guān)。同時(shí)，位于額區(qū)的Fz和Cz的α1波功率變化、位于Cz的α2波功率與HRV的nLF和LF/HF呈顯著負(fù)相關(guān)。這說(shuō)明冥想訓(xùn)練通過(guò)改變腦內(nèi)局部區(qū)域的功能進(jìn)而影響自主神經(jīng)系統(tǒng)的功能。

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