摘要：姿勢與認知的雙任務研究將兩個分離的主題聯(lián)系起來，成為一個新的正在擴展的領域。大量實驗證據(jù)揭示了認知在平衡控制中的作用，表明了姿勢與認知普遍關聯(lián)的事實；較多的臨床研究初步揭示了有特定類型神經(jīng)病理的老年人在認知影響下其動作控制問題的機制。姿勢-認知雙任務研究為老年人跌倒預防和干預訓練提供了重要借鑒，為理解兒童注意問題及其學習環(huán)境建設提供了新的視角，并提示后繼的研究者應對姿勢控制與認知發(fā)展的關系予以關注。
　　關鍵詞：姿勢控制；平衡；注意；認知；雙任務
　　分類號：B842
　　
　　1.引言
　　
　　動作與認知曾經(jīng)是兩個分離的研究領域。大范圍的動作協(xié)同作用，如站立和步行，作為支撐身體平衡、保證安全及機動性的自動性組織得到了廣泛研究，但是長久以來，這個領域卻忽視了動作協(xié)同經(jīng)常與知覺一認知功能共存的事實(Fraizer＆Mitra，2008)。同樣地，由于多種原因，研究知覺、語言、記憶、思維等過程的心理學總體上與動作控制現(xiàn)象鮮有聯(lián)系。至今，日常生活中姿勢協(xié)同與認知功能共存這一普遍問題仍然沒有得到廣泛研究，動作、姿勢領域成為心理學研究中的“灰姑娘”(Rosenbaum，2005)。
　　姿勢即身體的兩部分或者更多部分之間(如手臂與身體)的幾何關系，這種關系由各部分的關節(jié)構(gòu)成的角度來決定。人類通過姿勢控制維持重心與支持面之間的關系，使身體恢復或維持平衡，以預防跌倒并完成既定的任務(Balasubramaniam＆Wing，2002)。姿勢控制功能是人類的基本運動技能之一，人體或人體的某一部位保持某種特定姿勢(如坐、立)的過程稱靜態(tài)姿勢控制，又稱靜態(tài)平衡。身體移動(如走或跑)中的平衡則為動態(tài)平衡，這個控制過程即動態(tài)姿勢控制。
　　人們曾經(jīng)認為，站立、走路姿勢是很簡單的自動行為，可以在平衡不受影響的同時進行交談、思考、看或者聽等，無需注意或者高水平認知的參與即可完成。如今，采用認知心理學中的雙任務范式研究姿勢-認知的相互作用，成為一個新的正在擴展的領域，該領域探討認知任務與姿勢、動作協(xié)同作用的相互關系，并且發(fā)現(xiàn)，姿勢控制并非自動發(fā)生，而是需要認知參與的(Woollacott＆Shumway-Cook，2002；Yogev-Seligmsnn，Hausdorff＆Giladi，2008)。本文即對國外姿勢控制與認知的雙任務研究此一新興領域進行介紹并提出未來研究的展望。
　　
　　2.姿勢-認知雙任務的關聯(lián)事實
　　
　　姿勢-認知雙任務研究證實了姿勢恢復和保持與認知過程緊密聯(lián)系，兩者之間相互影響。Kerr等人(1985)考察了年輕人的站立姿勢與認知任務的關系。24個年輕人蒙上眼睛，腳跟連腳尖的方式站立在重力平臺(force platform)上，通過測量壓力中心(center of pressure，cop)衡量姿勢改變。要求在盡可能平穩(wěn)站立的同時，分別完成Brook空間記憶任務和非空間言語記憶任務。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，同時進行平衡任務時，空間記憶任務的錯誤率增高，對非空間記憶任務沒有影響，但在任一項認知任務中，姿勢擺動沒有顯著差異。Lajoie等人(1993)讓年輕被試坐著、站著或行走時做聽覺反應時任務，發(fā)現(xiàn)坐著反應時最快，站立和行走時減慢，對腳的支撐面小時反應時比正常的支撐面慢，單一的支撐階段比雙支撐階段反應時慢。從上述研究中的認知任務受到影響這方面來看，說明姿勢控制需要注意資源。
　　上述研究表明姿勢任務均未受影響，這是否與認知任務難度有關呢?Pellecchia(2003)考察了姿勢擺動是否會隨著同時進行的認知任務的難度而變化，采用的認知任務為信息減少任務(Informationreduction tasks)，包括數(shù)字逆轉(zhuǎn)、數(shù)字分類、倒數(shù)減三等，以此量化認知活動的注意需求。結(jié)果顯示認知任務干擾姿勢擺動，最困難的認知任務對姿勢擺動的影響最大。
　　在姿勢受干擾的條件下，也存在認知任務的削弱。Andersson等人(2002)以內(nèi)心倒數(shù)數(shù)作為認知任務，同時刺激小腿作為姿勢干擾，結(jié)果導致認知任務成績降低。說明姿勢任務的復雜化使得對注意的需求增高。有研究者(Laessoe＆Voigt，2008)進一步考察了可預期的姿勢干擾對雙任務的影響，發(fā)現(xiàn)壓力中心在干擾之前200ms的變化與干擾的方向顯著相關，雙任務條件下這種早期的姿勢調(diào)整更顯加強，老年人與年輕人相比，姿勢控制更少自動化特征，面臨挑戰(zhàn)性的干擾時顯得不足以維持平衡。這進一步說明了姿勢保持對注意資源的占用。
　　Reilly等人(2008)以兒童和成人為被試，對注意和姿勢控制的相互作用進行發(fā)展性研究，同樣發(fā)現(xiàn)雙任務情境下對姿勢的干擾作用，并且4～6歲兒童的兩種站立姿勢(兩腳平行站立、與肩同寬方式(Wide Stance)和兩腳成一直線、左腳在前右腳在后方式(簡化的Romberg Stance))都受到認知任務干擾，其中兩腳成一直線方式站立所受干擾更大，而7～12歲兒童兩種姿勢均未受影響。這與Blanchard等人(2005)發(fā)現(xiàn)的雙任務對8～10歲兒童姿勢控制的影響并不一致，該研究采用了雙腳并攏方式站立作為姿勢任務，并且沒有控制完成認知任務時的發(fā)聲因素對姿勢擺動的影響，這可能是導致兩者結(jié)果不同的原因。
　　引人注意的是，除了以上研究中證實的姿勢穩(wěn)定性會因認知任務降低外，也有研究發(fā)現(xiàn)了不同的結(jié)果，即姿勢穩(wěn)定性未受認知任務削弱甚至會因認知任務而更加穩(wěn)定。如Donker等人(2007)對壓力中心的定性分析，發(fā)現(xiàn)認知任務促進了姿勢控制的有效性。Swan等人(2007)以年輕人為被試，通過控制認知任務和姿勢任務的難度探討對姿勢穩(wěn)定性的影響，發(fā)現(xiàn)當認知任務難度增加，姿勢擺動降低。Swan認為。認知任務難度提高使得注意力從平衡相關的線索轉(zhuǎn)移開，避免了對姿勢的過度矯正，從而姿勢的穩(wěn)定性增加。Vuillerme等人(2007)研究了年輕人對姿勢擺動的注意如何影響著站立時的姿勢控制，同樣發(fā)現(xiàn)了注意焦點對壓力中心擺動速度的影響，并從神經(jīng)病學角度出發(fā)，認為有意的動作控制調(diào)動了額外的身體動作單元，使神經(jīng)肌肉的活動增加，反而影響了站立姿勢的控制。Olivier等人(2008)在此基礎上，將4～11歲兒童與成年人對比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)注意焦點對4歲以后兒童的影響與成人相同。
　　一些研究者將老年人與年輕人作比較，考察認知任務與姿勢控制關系的年齡相關變化。如一項研究中讓被試走“8”字作為姿勢任務，同時完成減法任務，發(fā)現(xiàn)老年人每步之間的變異性增高了39％，顯著高于年輕人(Laessoe，Hocek，Simonsen＆Voigt，2008)。George等人(2007)研究了競爭性的認知任務對于步態(tài)的影響，發(fā)現(xiàn)老年人的邁步啟動和步子轉(zhuǎn)換的反應慢于年輕人，并且注意的分配 更是延緩了反應。這些研究結(jié)果一定程度上解釋了老年人跌倒危險的增加。Huxhold等人(2006)發(fā)現(xiàn)，無論年輕人還是老年人，姿勢控制的有效性與認知需要之間的關系是非單調(diào)(non-monotomic)的，即當認知任務所需認知程度較低時，由于注意力從姿勢任務轉(zhuǎn)移開，因而有利于這個通常自動執(zhí)行的姿勢任務的完成：然而當?shù)诙�任務對認知的需求增高時，保持姿勢占用的資源達不到所需水平，因而會妨礙姿勢任務。與年輕人相比，老年人由于認知資源的減少以及姿勢控制過程的衰退。認知任務對注意資源的需求還未達到較高程度時就會導致姿勢與認知的競爭關系，從而削弱姿勢控制的表現(xiàn)。對于前述姿勢，認知雙任務究竟互相干擾還是促進的矛盾結(jié)果，根據(jù)該實驗可知，兩者的關系依賴于個體的資源狀況及任務難度，當雙任務所需認知不超過個體資源的總和，認知任務可能會促進姿勢控制，而認知負荷過大則干擾姿勢控制。
　　綜上所述，有關研究較一致地證實了姿勢-認知雙任務的相互影響，但這種相互影響錯綜復雜，姿勢任務難度、認知任務難度、年齡、注意焦點導向、認知資源的個體差異以及平衡能力等因素都影響著姿勢與認知的相互關系。這提示后繼的研究者應進一步完善雙任務研究范式(Fraizer＆Mitra，2008；Pashler，1994)，對姿勢變量、認知任務變量需要進一步嚴格控制，包括任務的優(yōu)先性、任務的注意力導向的指導、單任務與雙任務條件在是否發(fā)聲、內(nèi)心活動等無關變量上匹配以及兩任務難度等值等方面的控制，這樣才能獲得較為統(tǒng)一的參照系，便于研究之間的比較，同時也利于對姿勢-認知怎樣依實驗條件、實驗過程而變化作出更有力的說明。
　　
　　3.姿勢-認知雙任務關聯(lián)的臨床研究
　　
　　患有特定神經(jīng)疾病的老年人是姿勢-認知雙任務臨床研究中的主要對象，如對帕金森病人、阿爾茲海默癥病人以及中風病人的研究。Hausdorff等人(2003)研究了雙任務對于帕金森病人跌倒危險和步態(tài)不穩(wěn)的影響，意圖檢驗帕金森病人在同時完成認知挑戰(zhàn)性任務時步態(tài)變異性會增加的假設，結(jié)果證實了這一點。而步態(tài)變異性與跌倒存在顯著相關，這說明帕金森病人如果在走路的同時認知上受到挑戰(zhàn)，會損害其保持穩(wěn)定的步行的能力。
　　Bloem等人(2006)對帕金森病人面臨多項任務時如何采取應對策略進行了研究。發(fā)現(xiàn)當增加認知任務以提高走路的挑戰(zhàn)性時，多數(shù)病人能夠完成比較簡單的雙任務，如走路的同時回答問題，然而當走路的任務變得更復雜時，表現(xiàn)就出現(xiàn)衰退。有趣的是，這種衰退不僅表現(xiàn)在回答問題的失敗，走路也受到損害。這與作為對照組的健康老年人不同，他們采取的是姿勢優(yōu)先策略(“posture first”strategy)，即通過犧牲認知表現(xiàn)來使步態(tài)和平衡最優(yōu)化。初步的證據(jù)表明，日常生活中跌倒危險的增加與多任務操作受損有關。研究者認為，帕金森病人不像健康人那樣傾向于優(yōu)先保持安全的步態(tài)，反而使用姿勢第二策略(“posture second”strategy)，對多項任務平等對待，從而付出了跌倒的代價。這無疑對于解釋帕金森病人在執(zhí)行多項任務時的跌倒具有重要意義。
　　Camicioli等人(1997)考察了健康老年人和阿爾茲海默病人在30米步行中言語流暢任務對步行時間和步數(shù)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與健康老年人相比，同時操作的第二任務顯著延長了阿爾茲海默病人的行走時間，但是沒有影響步數(shù)。研究者認為，研究支持了步行依賴高級皮層的輸入的觀點，心理任務干擾了老年人正常的步行，導致阿爾茲海默病人走路速度減慢。
　　對急性中風后病人的平衡恢復過程的研究發(fā)現(xiàn)，在雙任務條件下壓力中心的變化路徑不完全是隨機的，與健康老年人相比，他們的不穩(wěn)定性增加，壓力中心的正面(frontal plane)路徑更有規(guī)律性(注：規(guī)律性增加代表穩(wěn)定性下降)。研究者認為，這表明中風病人在積極調(diào)動認知以應對中風導致的姿勢受損，如調(diào)用額外的控制過程或加強現(xiàn)有的控制結(jié)構(gòu)等。而伴隨著恢復期延長，壓力中心的路徑規(guī)律性降低了，表示姿勢控制中認知參與的降低，也就是說姿勢控制變得不需要太多認知資源即可完成了(Roerdink Haart，Daffertshofer，Donker，Geurts，＆Beek，2006)。該研究反映出了中風病人平衡恢復過程的動態(tài)機制。
　　以上研究顯示，對于特定類型神經(jīng)病理問題的人，認知任務對姿勢穩(wěn)定性有顯著的直接或潛在影響。這有助于理解這些疾病人群的動作控制問題的機理。
　　跌倒是影響老年人生活質(zhì)量的一個重要因素。已有研究證實，平衡受損的老年人在走路時不會跌倒，很多跌倒發(fā)生在走路的同時說話或者操縱一個物體時，這提示雙任務的注意分配對于老年人的姿勢不穩(wěn)和跌倒有重要影響。一些研究者探討了雙任務范式對于評價平衡與步態(tài)、預測跌倒方面的作用。Melzer等人(2004)研究了健康老年人自發(fā)的邁步行為，并與年輕人作對比，發(fā)現(xiàn)老年人在雙任務條件下邁步的啟動時間明顯要長，并建議臨床的姿勢功能檢測整合多任務情境，以獲得更完整的評估。
　　Zijlstra等人(2008)回顧了針對老年人的雙任務研究后認為，雙任務是導致跌倒的因素之一，并且對于跌倒有一定預測作用，這改變了以往認為跌倒是純粹的動作失調(diào)的觀點。正如Snijders等人(2007)指出的，對于步態(tài)失調(diào)的老年病人進行常規(guī)的認知功能檢查十分重要，已有研究發(fā)現(xiàn)前額葉執(zhí)行功能的衰退與跌到有關，結(jié)構(gòu)性腦成像、計算機斷層掃描、磁共振成像等揭示出與步態(tài)失調(diào)相關的腦部病變。因此多數(shù)跌倒者可能需要神經(jīng)心理的詳細評估，這正是姿勢-認知雙任務研究帶來的臨床評估的改變。
　　從跌倒的預防訓練來看，傳統(tǒng)上改善平衡的康復訓練都是在單任務條件下進行的，但跌倒多發(fā)生在兩個任務同時進行時。Kramer等人(1995)指出，老年人的雙任務操作之所以差，源于多任務協(xié)調(diào)的能力下降，這為老年人的跌倒預防提供了干預思路。Silsupadol等人(2006)考察了對平衡受損老年人的三種平衡訓練方式的效果，一種為單任務訓練，另兩種為雙任務訓練，又分為固定優(yōu)先注意某個任務和不斷變換優(yōu)先注意任務兩種條件。結(jié)果發(fā)現(xiàn)。雙任務下的訓練效果可持續(xù)3個月，并且在變換優(yōu)先注意任務的情境下，被試在新的雙任務中的操作也得到了改善，證實了雙任務訓練的遷移作用。Pellecchia(2005)對較年輕被試的干預同樣發(fā)現(xiàn)雙任務練習的有效性，研究者認為，這是由于雙任務訓練后，被試對雙任務的協(xié)調(diào)能力增加，因為同時進行的兩個任務不是互相獨立的，動作系統(tǒng)有計劃地整合當前的活動，并且通過練習獲得任務間的協(xié)調(diào)性，降低了認知負荷，從而減少了跌倒的可能。這說明僅僅練習姿勢任務對于姿勢與認知的雙任務操作并不是最佳方式。
　　
　　4.總結(jié)與展望 　　
　　姿勢-認知雙任務研究具有重要現(xiàn)實意義。首先，對于老齡化來說，伴隨老齡化的一個重要問題就是易跌倒，并且四分之一到一半的跌倒會導致受傷(Lord，Ward，Williams＆Anstey，1993；Speechley＆Tinetti，1991)，因此跌倒是影響老年人生活質(zhì)量的重要因素，而姿勢控制與認知的研究為老年人的跌倒預防提供了重要借鑒。目前并不清楚老年人的問題是否由于缺乏兩種任務間轉(zhuǎn)換注意的能力、注意資源的減少、姿勢控制系統(tǒng)的損害使得對有限注意資源的需求增高，還是以上這些因素的結(jié)合。尋找有效的老年人跌倒預防的雙任務訓練對策，也值得進一步探討。其次，姿勢-認知雙任務研究從實證的角度為兒童的學習環(huán)境建設以及理解兒童問題提供了思路，學習中頻繁變換姿勢的兒童，可能并不是傳統(tǒng)上認為的注意缺陷，而是姿勢控制的發(fā)展不平衡所致(Reflly，Donkelaar，Saavedra，＆Woollacott，2008)。已有研究發(fā)現(xiàn)，閱讀障礙兒童在姿勢穩(wěn)定性上弱于正常兒童，姿勢變量可將兩者區(qū)分開來(Stoodley，F(xiàn)awcett，Nicolson＆Stein，2005；Pozzo，Vemet，Creuzot-Garcher，Robichon，Bron＆Quercia，2006)。那么兒童的姿勢控制與認知發(fā)展的關系究竟是怎樣的、姿勢訓練是否對兒童的認知發(fā)展有普遍的推動作用?鑒于該領域中針對兒童的研究相對較少，這些問題就更值得進一步探討。
　　姿勢-認知的共存在每一個體的日常生活中無處不在，每一感覺、知覺、記憶、思維無不是在某種姿勢背景中產(chǎn)生的。該領域的研究自上世紀80年代中期開始，在心理學領域被忽視的狀況正在改觀，一個跡象就是，美國出版了第一本整章都在談動作控制主題的認知心理學教科書，是一位認知神經(jīng)科學家撰寫的(Willingham，2004，引自：Rosenbaum，2005)。姿勢-認知雙任務的已有研究中，神經(jīng)科學家居多，但是心理學家也正和神經(jīng)科學家一起，加入到這個領域中來，很多研究成果是兩者合作產(chǎn)生的，正如姿勢這個主題的歸屬一樣，和兩個領域都是相關的。而且無論從研究內(nèi)容、研究手段還是研究者身份來看，神經(jīng)科學和心理學正在日益親近，兩者的結(jié)合，必將推動姿勢-認知雙任務研究的繼續(xù)擴展。

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