体育锻炼对老年人神经可塑性与感觉运动网络的影响 (EXOPLASTIC)

衰老与中枢神经系统的结构和功能变化有关，这些变化可能对运动控制、姿势稳定性、上肢协调性和适应性运动行为产生负面影响。 这些功能改变部分归因于皮层兴奋性的变化以及初级运动皮层（M1）内皮质内抑制和感觉运动回路效率的降低。 这些改变可能导致神经可塑性下降，神经可塑性定义为大脑响应内部或外部刺激进行重组的能力。

神经可塑性在运动学习和适应中起着关键作用，因此对于维持老年人的功能自主性至关重要。 识别能够增强或保持衰老过程中神经可塑性的干预措施，是一项重要的临床和社会挑战。 有氧体育锻炼已成为一种有前景的非药物策略，可以调节皮层兴奋性并促进神经可塑性。

本研究的主要目的是评估单次中等强度有氧运动对经颅直流电刺激（tDCS）诱导的老年人神经可塑性的影响，并与年轻人进行比较。 次要目的是检查运动对M1内固有的皮质内回路和感觉运动整合机制的影响。

研究设计：

这是一项单中心探索性研究，每位参与者将完成三次实验环节，每次间隔至少一周：

环节1和环节2（随机交叉设计）：

• 条件A：20分钟中等强度有氧运动，随后进行tDCS。
• 条件B：20分钟静坐休息，随后进行tDCS。 这两个条件的顺序将被随机化。 每位参与者作为自身的对照。

环节3：

• 评估单独有氧运动（无tDCS）的效果。

实验程序：

在提供书面知情同意后，参与者接受基线评估，包括记录身体活动水平、利手性和疼痛水平的问卷。

参与者舒适地坐着，表面肌电图（EMG）电极放置在优势手的拇短展肌（APB）上。 经颅磁刺激（TMS）施加于与优势手对应的M1区域。 确定最佳刺激部位（热点）和静息运动阈值（RMT）。

皮质脊髓兴奋性通过使用单脉冲TMS以递增强度构建输入-输出（I/O）募集曲线来评估。 运动诱发电位（MEP）从APB肌肉记录。 使用Boltzmann S形函数对I/O曲线进行建模，并提取参数，包括斜率、平台和S50。 主要结局指标是I/O曲线的斜率，反映皮质脊髓募集增益。

神经可塑性通过比较在优势M1上施加20分钟阳极tDCS（2 mA）前后的皮质脊髓兴奋性来评估。 tDCS后I/O曲线参数的变化（无论之前是否有体育锻炼）作为诱导可塑性的指标。

皮质内抑制和促进机制通过配对脉冲TMS协议评估：

• 短间隔皮质内抑制（SICI）
• 皮质内促进（ICF）
• 长间隔皮质内抑制（LICI）

感觉运动整合通过结合TMS的配对外周神经刺激（腕部正中神经）来测量：

• 短潜伏期传入抑制（SAI）
• 长潜伏期传入抑制（LAI）
• 传入诱导促进（AIF）结局指标以条件化与非条件化MEP幅度的比率表示。

有氧运动干预：

中等强度有氧运动包括在测力计上以60至70转/分钟的速度骑行20分钟。 运动强度个性化，对应约50%的心率储备（中等强度），在整个环节中监测。

每个实验环节的估计持续时间如下：

• 环节1（2小时05分钟）：信息、同意和问卷（10分钟），电极放置（5分钟），基线记录（35分钟），20分钟有氧运动或静坐休息（随机化），20分钟tDCS，以及35分钟干预后记录。
• 环节2（1小时05分钟）：与环节1相同的程序，但无信息、同意或问卷。 参与者完成替代条件（运动或休息），随后进行tDCS和干预后记录。
• 环节3（1小时35分钟）：准备（5分钟），基线记录（35分钟），20分钟有氧运动，以及35分钟运动后记录。